TWI673898B

TWI673898B - 用於有機發光二極體之光萃取基板、製造其之方法、及包含其之有機發光二極體裝置

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Publication number: TWI673898B
Application number: TW106109412A
Authority: TW
Inventors: 李柱永; 尹洪; 李銀鎬; 崔殷豪
Original assignee: 美商康寧公司
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2019-10-01
Also published as: CN109155372A; WO2017164592A1; KR101999294B1; KR20170110767A; TW201801370A

Abstract

提供一種用於OLED之光萃取基板、製造其之方法、及包含其之有機發光二極體裝置。光萃取基板包含基底基板及設置於基底基板上的散射層，散射層包含有第一金屬氧化物及第二金屬氧化物的混合物。第二金屬氧化物之比表面積大於第一金屬氧化物之比表面積。光萃取基板使平坦化層的厚度顯著減少，以改善OLED裝置的光萃取效率。

Description

用於有機發光二極體之光萃取基板、製造其之方法、及包含其之有機發光二極體裝置

本揭露關於一種用於有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)之光萃取基板、製造其之方法、及包含其之有機發光二極體裝置。更具體而言，本揭露關於一種用於OLED的光萃取基板、製造其之方法、及包含其之OLED裝置，其中光萃取基板可允許平坦化(planarization)層的厚度顯著降低，繼而增進OLED裝置的光萃取效率(light extraction efficiency)。

一般而言，發光二極體裝置一般可以分為由有機物質形成發光層的有機發光二極體裝置以及由無機物形成發光層的無機發光二極體裝置。有機發光二極體裝置中的有機發光二極體(OLED)是使用由從陰極注入的電子和從陽極注入的電洞的再結合所產生的激子發射的能量產生光的自發光元件。此種OLED具有許多優點，例如以低電壓驅動、自發光、廣視角、高解析率、發色自然以及低反應時間。

近來，研究積極地進行將OLED應用於各種裝置，如可攜式資訊裝置、相機、手錶、辦公設備、交通工具的資訊顯示窗口、電視(TV)、顯示裝置、照明裝置等等。

用於改善OLED裝置的發光效率的方法包含改善構成發光層的材料的發光效率的方法，以及改善萃取由發光層產生的光的效率的方法。

在此，光萃取效率受到形成OLED裝置的層的反射率影響。在傳統的OLED中，當發光層所產生的光束是以大於臨界角(critical angle)的角度發射時，光束在可為透明電極層的較高折射率層與可為基板的較低折射率層間的介面處被全反射。此結果降低了光萃取效率，繼而降低OLED的整體發光效率，因而造成問題。

具體而言，OLED所發出的光僅約20%被射出，80%的光會因為玻璃基板與包含陽極、電洞注入層、電洞傳輸層、發射層、電子傳輸層及電子注入層的OLED間的折射率的差異造成的波導效應(waveguide effect)、以及因玻璃基板與環境大氣之間的折射率差異引發的全反射而散失。此外，內有機發光層的折射率介於1.7至1.8的範圍，而常用於陽極的氧化銦錫(indiumtin oxide，ITO)的反射率約為1.9。由於這兩層具有範圍為200至400nm的非常小的厚度，且用於基板的玻璃的折射率約為1.5，故在OLED裝置內將會誘發平面波導(planar waveguide)。由於上述原因造成內波導模式的光損失比率估計為45%。此外，由於玻璃基板的折射率為1.5，而環境大氣的折射率為1，當光從玻璃基板的內部導向外時，具有入射角大於臨界角的光束將被全反射，並被陷在玻璃基板內部。而被陷住的光的比例約為35%。因此，所產生的光僅約20%射出。

為解決上述問題，研究正在積極地進行可萃取80%的光的光萃取層，否則這些光將散失。光萃取層通常分為內光萃取層(internal light extraction layer)及外光萃取層(external light extraction layer)。就外光萃取層而言，可透過在基板的外表面上設置含有微透鏡的薄膜來改善光萃取效率，且微透鏡可具有各種形狀。此外，由於內光萃取層可以直接萃取在光波導模式(light waveguide mode)中散失的光，所以使用內光萃取層改善光萃取效率的可能性大於使用外光萃取層。在這種情況下，可以藉由混合具有不同折射率的材料來最大化內光萃取層的光散射效應，然後使用混合材料形成內光萃取層。然而，因此，散射元素的大小為光學可辨識(optically recognizable)，並亦需混合這些材料。此外，為了OLED的壽命，其上設置有透明電極的內光萃取層的表面必須為平坦。具體來說，作為內光萃取層的散射層***在基板與透明電極中間，而透明電極的可靠度對OLED來說非常重要。透明電極的不均勻性，如不均勻的薄片電阻、厚度不均勻、或是由於內光萃取層的表面粗糙所產生的峰值(peaks)的存在直接地造成OLED壽命的降低。因此，內光萃取層的表面粗糙度是在內光萃取層上形成透明電極之前必須最仔細考量的因素。特別是當OLED應用於照明裝置時，OLED的表面積為重要的因素。當無法確保透明電極具有高度的平坦度時，OLED可能會在短時間內劣化。因此，當使用內光萃取層時，需要在內光萃取層與透明電極間設置平坦化(planarization)層。然而，傳統的平坦化層是由不具有散射功能的材料形成。平坦化層增加了從發光層到內光萃取層的距離。因此，偶極發射以耗損波(evanescent wave)的形式傳播的光將難以到達內光萃取層，繼而降低包含OLED的OLED裝置的光萃取效率。

第10圖是繪製平坦化層的厚度對光萃取效率影響的模擬結果的圖表。通常平坦化層形成為具有500mm或500mm以上的厚度，以得到所需的平坦度。在這種情況下，與沒有平坦化層的情況相比，光萃取效率會降低等同於0.2倍或0.2倍以上的量。應注意的是，第10圖的模擬是以平坦化層形成於最佳化的內光萃取層上來進行。在正常條件下，因厚的平坦化層造成光萃取效率的下降將更為嚴重。

在本背景部分中揭露的資訊僅提供對本背景之較佳理解，且不應視為承認或任何形式暗示此資訊構成所屬技術領域中具有通常知識者而言為習知的先前技術。

相關專利文獻

專利文獻1：韓國專利號No.10-0338332(2002年5月15日)

本揭露的各個實施態樣提供了用於有機發光二極體(OLED)的光萃取基板、製造其之方法、以及包含其之OLED裝置，其中光萃取基板可允許平坦化層的厚度顯著降低，繼而提升OLED裝置的光萃取效率。

依據一態樣，一種用於OLED的光萃取基板包含：基底基板；及設置於基底基板上的散射層。散射層包含第一金屬氧化物及第二金屬氧化物之混合物，第二金屬氧化物的比表面積大於第一金屬氧化物的比表面積。

光萃取基板可更包含設置於散射層上的覆蓋層(capping layer)，以使覆蓋層設置於散射層與有機發光二極體(OLED)之間，覆蓋層包含第三金屬氧化物，其比表面積大於第一金屬氧化物與第二金屬氧化物的混合物的比表面積。

第一金屬氧化物至第三金屬氧化物可具有相同化學成分。

第一金屬氧化物至第三金屬氧化物的每一個可包含金紅石(rutile)或銳鈦礦(anatase)的二氧化鈦。

第一金屬氧化物可包含第一聚合體(aggregates)，第二金屬氧化物可包含第二聚合體，且第三金屬氧化物可包含第三聚合體。第一聚合體的晶癖(crystal habit)可與第二聚合體及第三聚合體不同，且第二聚合體與第三聚合體可具有相同晶癖。

依據另一態樣，一種製造用於OLED的光萃取基板的方法包含：藉由混合第一金屬氧化物及第二金屬氧化物來製備混合物，第二金屬氧化物之比表面積大於第一金屬氧化物之比表面積；以及藉由以混合物塗佈基底基板以形成散射層。

依據又一態樣，一種OLED裝置在沿著由OLED產生的光射出的路徑上包含上述的光萃取基板。

依據本揭露，覆蓋層設置於散射層與平坦化層之間，以補償散射層的表面粗糙度，藉此可顯著地減少平坦化層的厚度。因此，這可以使OLED與散射層之間的距離最小化，繼而改善OLED裝置的光萃取效率。

此外，由於覆蓋層設置於散射層與平坦化層之間，而可以改善平坦化層的平坦度，繼而獲得OLED裝置的可靠性。

此外，由於散射層是由具有樹枝狀晶癖的二氧化鈦(TiO₂ )形成，所以可在光散射層中形成能散射光的複數個不規則孔。

此外，光散射粒子可以包含在光散射層中，並且具有核心-外殼結構，其中每個核心與外殼具有不同的折射率。特別的，核心可以形成為中空，繼而更進一步改善OLED裝置的光萃取效率。

本揭露的方法與設備的其他特徵或優點，其將自一起用於解釋本揭露的特定原理之併入於本文中之附圖及本揭露以下實施方式中而顯而易見或更詳細的闡述。

現將根據本揭露詳細參考用於有機發光二極體(OLED)之光萃取基板、製造其之方法、及包含其之有機發光二極體裝置，其實施例繪示於附圖中及詳細說明如下，使本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可以輕易據以實施本揭露。

透過此文件參考附圖，其中在不同附圖中將使用相同的元件符號來標示相同或相似的部件。在下面的敘述中，當包含可能使本揭露的標的不清楚的情況下，將省略本文併入之習知功能與部件的詳細敘述。

如第1圖所示，依據示例性的實施例的用於OLED的光萃取基板100是設置於沿著由OLED 10所發出的光射出的路徑上的基板，以提升包含OLED 10的OLED裝置的光萃取效率。光萃取基板100具有保護OLED 10免於受外部環境影響的功能。OLED 10可作為照明裝置的光源使用。

雖然並未具體繪製，但OLED 10具有透明陽極、有機發光層以及陰極的多層結構。OLED 10可被夾在根據本實施例的光萃取基板100與面向光萃取基板100的背基板之間，以封裝OLED 10。陽極可由諸如金(Au)、銦(In)或錫(Sn)的金屬、或如氧化銦錫(ITO)的金屬氧化物形成，其具有較大的功函數以促進電洞注入有機發光層。此外，陰極可以是具有較小功函數的鋁(Al)、鋁：鋰(Al:Li)、或鎂：銀(Mg:Ag)所形成的金屬薄膜，以促進電子注入有機發光層。有機發光層可包含依序堆疊在陽極上的電洞注入層、電洞傳輸層、發射層、電子傳輸層以及電子注入層。當OLED 10是用於照明裝置的白色OLED時，發射層可具有例如包含發射藍光的高分子發射層以及發射橙紅光的低分子發射層的多層結構。發射層還可以具有其他各種結構以發射白光。此外，OLED 10可具有串聯結構(tandem structure)。具體來說，串聯OLED 10時，複數個有機發光層可以與形成為電荷產生層(charge generation layers)形成的內連結層(interconnecting layers)交疊。

利用這種結構，在陽極與陰極之間施加正向電壓時，來自陰極的電子通過電子注入層和電子傳輸層遷移到發射層，並且來自陽極的電洞通過電洞注入層和電洞傳輸層遷移到發射層。遷移到發射層的電子與電洞彼此再結合因而產生激子。當激子從激發態轉變為基態時發射光。所發射之光亮度與陰極及陽極之間的電流量成比例。

用於改善OLED裝置的光萃取效率的光萃取基板100可包含基底基板110、散射層120、覆蓋層130及平坦化層140。當光萃取基板100設置於沿著由OLED 10所發出的光射出的路徑上時，散射層120、覆蓋層130及平坦化層140形成用於OLED 10的內光萃取層(ILEL)，因而作用以增加光萃取量。此將在下文更詳細的描述。

基底基板110係為其一表面上支持設置有散射層120、覆蓋層130及平坦化層140的基板。此外，基底基板110亦可作為設置於沿著由OLED 10所發出的光射出的路徑上之封裝基板，以允許產生的光從其中離開，並保護OLED 10免於外部環境影響。

具有優異透光率及機械特性的任何透明基板皆可以作為基底基板110使用。例如，基底110可以由聚合物材料形成，例如熱或紫外線(UV)可固化的有機膜。或者，由例如鈉鈣玻璃(SiO₂ -CaO-Na₂ O)或鋁矽酸鹽玻璃(SiO₂ -Al₂ O₃ -Na₂ O)形成的化學強化玻璃基板可使用作為基底基板110。當包含根據本實施例的光萃取基板100的OLED裝置應用於照明裝置時，基底基板110可以由鈉鈣玻璃形成。此外，由金屬氧化物或金屬氮化物形成的基板可使用作為基底基板110。可撓性基板，更具體地，具有厚度為1.5mm或1.5mm以下的薄玻璃基板可以使用作為基底基板110。可以使用熔合製程或浮式製程來製造薄玻璃基板。

散射層120藉由散射OLED 10所發出的光以用於干擾光波導模式，即是用於改變OLED 10所產生的光的路徑，因而提升OLED裝置的光萃取效率。散射層120形成於基底基板110上。散射層120的厚度可介於0.4㎛至5㎛的範圍。當光萃取基板100應用於OLED 10時，散射層120設置在OLED 10與基底基板110之間。

散射層120包含第一金屬氧化物和第二金屬氧化物的混合物。第一和第二金屬氧化物可以具有相同的化學成分，例如二氧化鈦(TiO2)。此外，第一金屬氧化物和第二金屬氧化物可以是金紅石相(rutile phase)或銳鈦礦相(anatase phase)的二氧化鈦(TiO₂ )。較佳地，第一和第二金屬氧化物皆為金紅石TiO₂ 。第一金屬氧化物具有比第二金屬氧化物更小的比表面積。第一金屬氧化物可以包含第一聚合體，第二金屬氧化物可以包含第二聚合體。即便第一聚合體和第二聚合體具有相同的化學組成且是相同的結晶相時，第一聚合體和第二聚合體的比表面積不同。這是因為第一聚合體和第二聚合體的晶癖不同。例如，第一金屬氧化物可以包含具有樹枝狀晶癖的第一聚合體，並且具有約30.4m² /g的比表面積。第二金屬氧化物可以包含具有桿狀晶癖的第二聚合體，並且具有約92.8m² /g的比表面積。在這種情況下，依據第一金屬氧化物和第二金屬氧化物的比例形成散射層120的混合物的比表面積可高於30.4m² /g且低於92.8m² /g。比表面積使用氣體吸附分析儀(Macsorb HM Model-1208)測量。

尺寸為30〜50nm的二氧化鈦奈米顆粒可以聚合並形成第一聚合體，並且尺寸為30〜50nm的二氧化鈦奈米顆粒可以聚合並形成第二聚合體。參考第6圖所示的尺寸分析結果，第一聚合體的尺寸可為0.04㎛〜2.7㎛。參考第7圖所示的尺寸分析結果，第二聚合體的尺寸可為0.035㎛~2.7㎛。使用粒度分析儀(Malvern Mastersizer 2000)測量第一聚合體和第二聚合體的尺寸。然而，如上所述，第一聚合體和第二聚合體的聚合製程不同，因此第一聚合體和第二聚合體的形狀也不同。

當第一聚合體和第二聚合體，即散射層120的材料具有如上所述的不同形狀時，散射層120的光散射效應可以最大化。

雖然沒有具體繪示，但散射層120可以包含複數個孔作為第一光散射元件。散射層120包含樹枝狀的二氧化鈦，因此具有多孔(porous)結構。即是，在散射層中具有可散射光的尺寸的複數個孔。在包含樹枝狀二氧化鈦的散射層120的燒製過程中，在散射層中形成折射率為1的孔，而無需任何額外的孔形成製程。即是，樹枝狀二氧化鈦誘導複數個孔的形成。由於第一金屬氧化物和第二金屬氧化物的二氧化鈦聚合體具有不同的形狀，即分別為樹枝狀和桿狀，因此佔據聚合體之間的空間的孔可以形成為不同的形狀，從而使光散射效應最大化。

此外，散射層120還可以包含複數個光散射粒子作為第二光散射元件。複數個光散射粒子的原始粒子(primary particles)大小可以介於10〜500nm的範圍內。此外，複數個光散射粒子可以設置在面向基底基板110的散射層120的內部的下部。複數個光散射粒子與複數孔協調作用，以形成相對複雜的光散射結構。複數個光散射粒子可與散射層120的金紅石二氧化鈦混合，然後可將其混合物施加到基底基板110上，使得複數個光散射粒子布置或設置在基底基板110上。或者，在形成散射層120之前，可以與形成散射層120分開地將複數個光散射粒子設置在基底基板110上，隨後可以散射層120覆蓋。

光散射粒子可以由選自金屬氧化物的候選群組，如二氧化矽(SiO₂ )、二氧化鈦(TiO₂ )、氧化鋅(ZnO)和二氧化錫(SnO₂ )中的一種或兩種或兩種以上的組合形成。此外，光散射粒子可以包含具有不同折射率的至少兩個部分。例如，光散射粒子可以具有核心-外殼結構，其中核心和外殼具有不同的折射率。核心可以形成為中空，並且外殼可以由折射率為1.5〜2.7的材料形成。當光散射粒子形成為這樣的核心-外殼結構時，核心和外殼之間的折射率差可以進一步改善萃取由OLED產生的光的能力。

此外，複數個光散射粒子可以包含此核心-外殼結構粒子及具有單個總體折射率的簡單粒子的混合物。

散射層120的金紅石二氧化鈦是高折射率(high-refractive index)金屬氧化物，其折射率的範圍為2.5至2.7。當具有折射率為1的複數個孔和具有與孔隙不同的折射率的複數個光散射粒子與散射層120中的金紅石二氧化鈦混合時，可形成複雜的折射率結構，例如高/低折射率結構或高/低/高折射率結構。當這種複雜的折射率結構設置在沿著由OLED 10產生的光被萃取的路徑上時，由OLED 10產生的光可以通過多樣化路徑被萃取，從而最大化萃取由OLED 10產生的光的能力。

覆蓋層130設置於散射層120上。此外，覆蓋層130設置在散射層120與平坦化層140之間。覆蓋層130可以由第三金屬氧化物形成，第三金屬氧化物的比表面積大於散射層120的第一金屬氧化物和第二金屬氧化物的混合物的比表面積。第一金屬氧化物至第三金屬氧化物可具有相同的化學組成。第三金屬氧化物包含第三聚合體。第三聚合體的晶癖可與第一聚合體的晶癖不同，並且可以與第二聚合體的晶癖相同。即是，覆蓋層130可以由金紅石或銳鈦礦的二氧化鈦的桿狀聚合體形成。因此，填充在覆蓋層130內的第三聚集體比充在散射層120內的第一聚合體與第二聚合體的混合物更緊密，由此覆蓋層130的孔隙率小於散射層120的孔隙率。孔的尺寸為10〜500nm，且使散射層120和覆蓋層130具有1〜40%的孔隙率。孔隙率可以使用FIB(聚焦離子束，Focused Ion Beam)測量，此外，孔的大小表示孔的最長直徑的長度。形成覆蓋層130的第三聚合體可以具有與第二聚合體相似的0.035〜2.7㎛的尺寸。此外，覆蓋層130可以形成為在散射層120上具有50nm至200nm範圍的厚度。當散射層120塗布有由與散射層120相同類型的二氧化鈦，即金紅石或銳鈦礦二氧化鈦，較佳為金紅石二氧化鈦形成的覆蓋層130時，可以實現良好塗層性能的優點。此外，當覆蓋層130由與散射層120相同的金紅石二氧化鈦形成時，兩層具有相同的折射率。由於在覆蓋層130和散射層120之間的界面處的附加散射，可能去除變數而使光徑的預測變得困難。如果覆蓋層130由銳鈦礦二氧化鈦形成，則其折射率可能與散射層120的折射率不同。因此，在需要預測光徑的情況下，較佳地，覆蓋層130由金紅石二氧化鈦形成，使其折射率與散射層120的折射率相同。

根據本實施例，覆蓋層130設置在散射層120和平坦化層140之間，以減少平坦化層140的厚度。在習知技術中，平坦化層的厚度通常設定為500nm或500nm以上，以獲得期望的平坦度。在這種情況下，如第10圖所示，其光萃取效率降低至相等於沒有平坦化層140時所獲得的光萃取效率程度的0.2倍的量。此表示平坦化層140越薄，光萃取效率越高。由於平坦化層140的厚度由散射層120的表面粗糙度決定，為了減少平坦化層140的厚度，散射層120的表面必須比在平坦化層的厚度為500nm或500nm以上時要較不粗糙。根據本實施例，覆蓋層130用於降低散射層120的表面粗糙度。由於覆蓋層130的表面粗糙度低於散射層120的表面粗糙度，因此可以顯著地減少平坦化層140的厚度。

平坦化層140設置在覆蓋層130上。平坦化層140與散射層120及覆蓋層130協調作用，從而形成用於OLED 10的內光萃取層。平坦化層140的表面鄰接OLED 10，且更具體地，是與OLED 10的陽極相鄰。當平坦化層140的表面鄰接OLED的陽極時，平坦化層140的表面必須具有高度的平坦度，以防止OLED 10的電特性免於劣化。在這點上，覆蓋層130可使平坦化層140變薄，而傳統的平坦化層需要500nm或500nm以上或800nm或800nm以上的厚度。根據本實施例，由於覆蓋層130以50nm至200nm的厚度範圍設置在散射層120上，平坦化層140的厚度可以在100nm至300nm的範圍內。如第10圖所示，當平坦化層140的厚度減少到該範圍時，可以觀察到OLED裝置的光萃取效率提高相當於0.2倍或更多的量。

為了使OLED裝置的光萃取效率最大化，平坦化層140可以由折射率不同於覆蓋層130的材料形成。此外，當覆蓋層130和散射層120由相同的金紅石二氧化鈦形成時，覆蓋層130和散射層120具有相同的折射率。在這種情況下，因平坦化層140與覆蓋層130之間的相同量而使平坦化層140與散射層120之間亦存在折射率的差。平坦化層140可以由有機材料、無機材料或有機和無機材料的混合材料形成。折射率為1.3〜1.5的聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)可以使用作為有機材料。平坦化層140還可以由選自折射率為1.7〜2.7的金屬氧化物，例如氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al₂ O₃ )、二氧化鋯(ZrO₂ )、二氧化錫(SnO₂ )、氧化鋅(ZnO)、二氧化矽(SiO₂ )或二氧化鈦(TiO₂ )、以及高折射率聚合物所形成，但是由於散射層120和覆蓋層130由具有高折射率的二氧化鈦(TiO₂ )形成，所以材料的折射率必須低於二氧化鈦(TiO₂ )的折射率。當將具有不同折射率層的層彼此堆疊的多層結構的內光萃取層設置在沿著由OLED 10產生的光被發射出的路徑上時，內光萃取層的不同折射率可以改善OLED裝置的光萃取效率。

如上所述，根據本實施例的用於OLED的光萃取基板100包含在散射層和平坦化層140之間的覆蓋層130，覆蓋層130可顯著地減少平坦化層140的厚度。

下列表1顯示使用原子力顯微鏡(AFM)基於覆蓋層的存在和覆蓋層的厚度而不同的平坦化層的表面粗糙度之測量結果。

表1

如第2圖的電子顯微鏡影像所示，比較例1表示在厚度為1.21㎛的散射層上形成厚度為0.86㎛的平坦化層的表面粗糙度。如第3圖的電子顯微鏡影像所示，本發明實施例1表示在厚度為1.02㎛的散射層及厚度為100nm的覆蓋層上形成厚度為100nm的平坦化層的表面粗糙度。如第4圖的電子顯微鏡圖像所示，本發明實施例2表示在厚度為1.2㎛的散射層及厚度為100nm的覆蓋層上形成厚度為200nm的平坦化層的表面粗糙度。

參考上述表1，在比較例1中，平坦化層的表面粗糙度Rmax被測定為139.1。在本發明實施例1中，平坦化層的厚度減少到比較例1的1/8，且平坦化層的表面粗糙度Rmax被測定為162.5nm。雖然本發明實施例1的厚度顯著降低，但是觀察到平坦化層的表面粗糙度Rmax與比較例1的表面粗糙度Rmax沒有顯著差異。在本發明實施例2中，平坦化層減少到比較例1的1/4，且平坦化層的表面粗糙度Rmax測定為79.4nm。從本發明實施例1和2可以看出，當在散射層和平坦化層之間形成覆蓋層時，即使在形成薄平坦化層的情況下也可以獲得優異的表面粗糙度。顯而易見的是，覆蓋層可以顯著地減少平坦化層的厚度。當平坦化層的厚度減少時，也可以降低OLED與散射層之間的距離，從而進一步改善OLED裝置的光萃取效率。事實上，在具有散射層和平坦化層的多層結構的內光萃取層設置在OLED的前方的情況下，所測量改善的光萃取效率的量等同於沒有提供內光萃取層的情況的1.5倍。此外，在具有包含散射層、覆蓋層和平坦化層的多層結構的內光萃取層設置在OLED的前面，並且因此散射層和OLED之間的距離減少的情況下，所測量改善的光萃取效率的量等同於沒有提供內光萃取層的情況下的1.8倍。

此外可以觀察到，當覆蓋層設置在散射層和平坦化層之間時，在部份情況下，可以獲得比在提供較厚平坦化層且沒有覆蓋層的情況下更優異的平坦度。平坦化層的平坦度越大，OLED的可靠性可越高。

在下文中，將參考第5圖，描述依據示例性實施例的製造用於OLED的光萃取基板的方法。關於光萃取基板的部件的元件符號，將參考第1圖中的元件符號。

第5圖係為繪製依據示例性實施例的製造用於OLED的光萃取基板的方法的流程圖。

如第5圖所示，根據本實施例的用於OLED的光萃取基板的製造方法包含：混合製備步驟S1、散射層形成步驟S2、覆蓋層形成步驟S3以及平坦化層形成步驟S4。

首先，在混合物製備步驟S1中，藉由混合具有不同比表面積的兩種類型的二氧化鈦(TiO₂ )來製備混合物分散液。例如，透過將金紅石或銳鈦礦的二氧化鈦(TiO₂ )，較佳地將具有樹枝狀晶癖的金紅石二氧化鈦(TiO₂ )分散在第一有機溶劑中來製備第一分散液。較佳地，金紅石二氧化鈦(TiO₂ )是以重量為5%〜60%的量分散在第一有機溶劑中。較佳地，使用H₂ O作為第一有機溶劑。如第8圖的電子顯微鏡影像所示，透過製備第一分散液的操作產生的第一分散液中存在樹枝狀二氧化鈦(TiO₂ )聚合體。此外，在混合物製備步驟S1中，藉由將金紅石或銳鈦礦的二氧化鈦(TiO₂ )，較佳地將具有桿狀晶癖的金紅石二氧化鈦(TiO₂ )分散到第二有機溶劑中來製備第二分散液，分散在第二有機溶劑中紅石二氧化鈦(TiO₂ )的比表面積大於分散在第一有機溶劑中的金紅石二氧化鈦(TiO₂ )的比表面積。較佳地，金紅石二氧化鈦(TiO₂ )是以重量為5%〜60%的量分散在第二有機溶劑中。較佳地，使用乙醇(EtOH)作為第二有機溶劑。如第9圖的電子顯微鏡影像所示，藉由製備第二分散液的操作而產生的第二分散液中存在桿狀二氧化鈦(TiO₂ )聚合體。如上所述，混合物製備步驟S1可以透過混合藉由製備第一分散液的操作產生的第一分散液和藉由製備第二分散液的操作產生的第二分散液來製備混合物分散液。在混合物製備步驟S1中，可以在混合物分散液中混合複數個光散射粒子。

然後，在散射層形成步驟S2中，藉由將混合物分散液塗佈基底基板110來形成散射層120。在散射層形成步驟S2中，散射層120可以藉由塗佈方法形成，例如棒式塗佈、狹縫模具塗佈、旋轉塗佈或浸漬。散射層120可以形成為具有0.4㎛至5㎛範圍的厚度。在散射層120的內部形成複數孔，而不需要任何額外的操作，且在混合製備步驟S1中的混合在混合分散液中的複數個光散射粒子較佳地設置在散射層120的底部。

接著，在覆蓋層形成步驟S3中，藉由將具有相對大的比表面積的二氧化鈦(TiO₂ )分散到有機溶劑中所產生的第三分散液塗佈散射層120來形成覆蓋層130，例如，透過製備第二分散液的操作產生的第二分散液(即，第二分散液可以作為第三分散液使用)。在覆蓋層形成步驟S3中，覆蓋層130可以藉由塗佈方法形成，如棒式塗佈、狹縫模具塗佈、旋轉塗佈或浸漬。覆蓋層130可以形成為具有50nm至200nm範圍的厚度。

最後，在平坦化層形成步驟S4中，在覆蓋層130上形成平坦化層140。平坦化層140可以藉由塗佈方法形成，例如棒式塗佈、狹縫模具塗佈、旋轉塗佈或浸漬。由於覆蓋層130形成在散射層120上，因而平坦化層140可以形成為具有從100nm到300nm範圍的較薄厚度。

當平坦化層形成步驟S4完成時，即製造用於OLED的光萃取基板100，其中OLED 10和散射層120之間的距離由於平坦化層140的厚度顯著減少而最小化。

本揭露的具體示例性實施例的上述描述已配合附圖呈現。其並不旨在窮舉或將限制本揭露所公開的精確形式，並且顯而易見的，對於本揭露所屬技術領域中具有通常知識者鑑於以上教示可能進行許多修改和變化。

因此，本揭露的範圍不限於前述實施例，而是由所附申請專利範圍及其等同物所定義。

10‧‧‧OLED

100‧‧‧光萃取基板

110‧‧‧基底基板

120‧‧‧散射層

130‧‧‧覆蓋層

140‧‧‧平坦化層

S1‧‧‧混合物製備步驟

S2‧‧‧散射層形成步驟

S3‧‧‧覆蓋層形成步驟

S4‧‧‧平坦化層形成步驟

第1圖係為繪製依據示例性實施例的包含設置在沿著由OLED產生的光射出的路徑上的光萃取基板的OLED裝置的斷面圖；

第2圖係為依據比較例1的用於OLED的光萃取基板的斷面的電子顯微鏡影像；

第3圖係為依據實施例1的用於OLED的光萃取基板的斷面的電子顯微鏡影像；

第4圖係為依據實施例2的用於OLED的光萃取基板的斷面的電子顯微鏡影像；

第5圖係為繪製依據示例性實施例的製造用於OLED的光萃取基板的方法的流程圖；

第6圖係為繪製分析第一金屬氧化物的聚合體的尺寸的結果之圖表；

第7圖係為繪製分析第二金屬氧化物及第三金屬氧化物的聚合體的尺寸的結果之圖表；

第8圖係為於製造用於OLED的光萃取基板的方法中使用的第一分散液的電子顯微鏡影像；

第9圖係為於製造用於OLED的光萃取基板的方法中使用的第二分散液的電子顯微鏡影像；

第10圖係繪製平坦化層的厚度對光萃取效率的影響的模擬結果的圖表。

Claims

一種用於有機發光二極體的光萃取基板，其包含：一基底基板；以及一散射層，設置在該基底基板上，該散射層包含一第一金屬氧化物及一第二金屬氧化物之一混合物，該第二金屬氧化物的比表面積較該第一金屬氧化物的比表面積大，其中該第一金屬氧化物包含第一聚合體，且該第二金屬氧化物包含第二聚合體，該第一聚合體與該第二聚合體之晶癖不同，其中該第一聚合體具有樹枝狀晶癖且該第二聚合體具有桿狀晶癖。
如申請專利範圍第1項所述之光萃取基板，其更包含設置於該散射層上的一覆蓋層，以使該覆蓋層設置於該散射層與一有機發光二極體之間，該覆蓋層包含一第三金屬氧化物，其比表面積大於該第一金屬氧化物與該第二金屬氧化物的該混合物。
如申請專利範圍第2項所述之光萃取基板，其中該第一金屬氧化物至該第三金屬氧化物具有相同化學成分。
如申請專利範圍第3項所述之光萃取基板，其中該第一金屬氧化物至該第三金屬氧化物具有相同折射率。
如申請專利範圍第3項所述之光萃取基板，其中該第一金屬氧化物至該第三金屬氧化物具有相同晶相。
如申請專利範圍第3項所述之光萃取基板，其中該第一金屬氧化物至該第三金屬氧化物的每一個包含金紅石相或銳鈦礦相的二氧化鈦。
如申請專利範圍第3項所述之光萃取基板，其中該第三金屬氧化物包含第三聚合體，及該第一聚合體與該第三聚合體的晶癖不同，且該第二聚合體及該第三聚合體具有相同的晶癖。
如申請專利範圍第1項所述之光萃取基板，其中該第一聚合體之大小介於0.04μm至2.7μm。
如申請專利範圍第7項所述之光萃取基板，其中該第三聚合體具有桿狀晶癖。
如申請專利範圍第9項所述之光萃取基板，其中該第二聚合體及第三聚合體之大小介於0.035μm至2.7μm。
如申請專利範圍第7項所述之光萃取基板，其中該第一聚合體及該第二聚合體被填充於該散射層，使該散射層產生孔隙；且該第三聚合體被填充於該覆蓋層，使該覆蓋層產生孔隙。
如申請專利範圍第11項所述之光萃取基板，其中該散射層及該覆蓋層的孔隙率介於1%至40%。
如申請專利範圍第11項所述之光萃取基板，其中產生在該散射層之孔隙的大小及產生在該覆蓋層之孔隙的大小介於10nm至500nm。
如申請專利範圍第11項所述之光萃取基板，其中填充於該覆蓋層的該第三聚合體比填充於該散射層的該第一聚合體及該第二聚合體填充更緊密，因而該散射層之孔隙率大於該覆蓋層之孔隙率。
如申請專利範圍第11項所述之光萃取基板，其中該散射層更包含複數個光散射粒子。
如申請專利範圍第15項所述之光萃取基板，其中該複數個光散射粒子中的每一個包含至少兩個部分，該至少兩個部分具有不同折射率。
如申請專利範圍第16項所述之光萃取基板，其中該至少兩個部分包含一核心及包圍該核心的一外殼，該外殼與該核心之折射率不同。
如申請專利範圍第17項所述之光萃取基板，其中該核心為空心。
如申請專利範圍第17項所述之光萃取基板，其中該外殼之折射率介於1.5至2.7。
如申請專利範圍第2項所述之光萃取基板，其中該覆蓋層之厚度介於50nm至200nm。
如申請專利範圍第2項所述之光萃取基板，其更包含設置於該覆蓋層上的一平坦化層，以使該平坦化層設置於該覆蓋層與該有機發光二極體之間。
如申請專利範圍第21項所述之光萃取基板，其中該平坦化層之表面粗糙度(Ra)小於該散射層及該覆蓋層的每一個的表面粗糙度(Ra)。
如申請專利範圍第21項所述之光萃取基板，其中該平坦化層之厚度介於100nm至300nm。
如申請專利範圍第21項所述之光萃取基板，其中該平坦化層之折射率與該覆蓋層之折射率不同。
如申請專利範圍第24項所述之光萃取基板，其中該平坦化層包含有機材料、無機材料以及有機和無機材料的混合材料中的一種。
如申請專利範圍第24項所述之光萃取基板，其中該平坦化層以折射率介於1.3至2.7的材料形成。
如申請專利範圍第21項所述之光萃取基板，其中該散射層、該覆蓋層及該平坦化層設置於該基底基板與該有機發光二極體之間，以形成用於該有機發光二極體的一內光萃取層。
如申請專利範圍第1項所述之光萃取基板，其中該散射層的厚度介於0.4μm至5μm。
如申請專利範圍第1項所述之光萃取基板，其中該基底基板包含一可撓性基板。
如申請專利範圍第29項所述之光萃取基板，其中該基底基板包含厚度為1.5mm或1.5mm以下的薄玻璃板。
一種在沿著由有機發光二極體所產生的光射出的路徑上包含申請專利範圍第1項至第30項之任一項所述之光萃取基板之有機發光二極體裝置。
一種製造用於有機發光二極體的光萃取基板的方法，其包含：藉由混合一第一金屬氧化物及一第二金屬氧化物製備一混合物，該第二金屬氧化物之比表面積大於該第一金屬氧化物；以及以該混合物塗佈一基底基板來形成一散射層，其中該第一金屬氧化物包含第一聚合體，且該第二金屬氧化物包含第二聚合體，該第一聚合體與該第二聚合體之晶癖不同，其中該第一聚合體具有樹枝狀晶癖且該第二聚合體具有桿狀晶癖。
如申請專利範圍第32項所述之方法，其中該第一金屬氧化物及該第二金屬氧化物具有相同化學成分。
如申請專利範圍第32項所述之方法，其中該混合物之製備步驟包含：藉由將該第一金屬氧化物分散至一第一有機溶劑以製備一第一分散液，以及藉由將該第二金屬氧化物分散至一第二有機溶劑以製備一第二分散液；以及將該第一分散液及該第二分散液混合，以製備該混合物。
如申請專利範圍第34項所述之方法，其中在製備該第一分散液的操作中，該第一金屬氧化物以5至60的重量百分比的量分散在該第一有機溶劑中，及在製備該第二分散液的操作中，該第二金屬氧化物以5至60的重量百分比的量分散在該第二有機溶劑中。
如申請專利範圍第34項所述之方法，其中該第一金屬氧化物及該第二金屬氧化物的每一個包含金紅石或銳鈦礦的二氧化鈦，該第一有機溶劑包含H₂O，及該第二有機溶劑包含EtOH。
如申請專利範圍第32項所述之方法，其中，在形成該散射層的步驟期間，以該混合物塗佈該基底基板，以使該散射層的厚度介於0.4μm至5μm。
如申請專利範圍第32項所述之方法，其更包含在形成該散射層的步驟之後，以該第二金屬氧化物分散在一有機溶劑中的一分散液塗佈該散射層以形成一覆蓋層。
如申請專利範圍第38項所述之方法，其中在形成該覆蓋層的步驟期間，該散射層以該分散液塗佈，以使該覆蓋層的厚度介於50nm至200nm。
如申請專利範圍第38項所述之方法，其更包含在形成該覆蓋層的步驟之後，形成一平坦化層於該覆蓋層上，以使該平坦化層之厚度介於100nm至300nm。