本发明专利技术公开了一种电激发光装置，其包括一合成电极，其由表面具有奈米结构的第一层及位于奈米结构上的第二层所组成，其中第一层及第二层是透明导电的，且第一层及第二层的其一者的折射率小于或等于1.65，第一层及第二层的另一者的折射率大于或等于1.75；复数个功能层具有一发光层，位于第二层上；以及，一上电极，位于复数个功能层上。特别地是，奈米结构上每一个凹坑及凹坑间的间距都是小于或等于发光层所发出光的一主波长。本发明专利技术的电激发光装置及其应用具有改善其出光效率及外部量子效率的技术效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电激发光装置，特别是关于一种改善出光效率、外部量子效率(EQE)及其应用的电激发光装置。
技术介绍
从邓清云博士与VanSlyke博士于1987年发表第一篇探讨有机发光元件的效率与实用性的报导后，有机发光二极管(organic light-emitting diode，以下简称OLED)技术已成为显示器及照明应用上深入研究和开发的主要课题。请参考图1，传统典型的OLED结构1具有一反射金属电极11(通常作为阴极)、透明导电电极13例如ITO等(通常作为阳极)，及位于两者之间的有机层12所形成的三明治结构，且上述三明治结构位于玻璃基板14上。借着采用高效率的发光材料例如具磷光机制的材料，OLED的内部量子效率可达到接近100％。然而，在传统典型的OLED结构中，如何将OLED内部发光能萃取到元件外部空气中的元件出光效率，是实现高效率之外部量子效率的一大课题。通常有机层12及透明导电电极13之折射率高于典型的基板，例如有机层的光学折射率一般介于1.7至1.8，透明导电电极13的光学折射率一般介于1.8至2.1；至于典型的透明基板14例如玻璃或塑料等的光学折射率一般介于1.4至1.5，而透明基板14的光学折射率也高于空气(折射率一般为1)。由于传统典型的OLED结构1中，空气/基板14的界面以及基板14/透明导电电极13的界面，皆明显具有折射率不匹配的问题，使得OLED内部产生的各个角度的光，常会在上述界面遭遇全反射而被局限在元件而无法出到基板进而出光到空气；因此大量的内部发光被局限在元件中。一般而言，OLED的内部发光E被耦合至四种不同的模式。如图2所示，发光模式R(radiation modes)是耦合出光至空气中的有效发光；基板模式S(substrate modes)是被波导局限在基板14中的光；波导模式W(waveguid modes)是被波导局限在高折射率有机层12/透明导电电极13中的光；表面电浆模式SP(surface-plasmon modes)是被引导沿着有机层12/反射金属电极11的界面的光。因此，传统典型的OLED的元件出光效率通常仅有20-25％。然而，特别是应用于对光强功效有强烈需求的产品上，例如照明或移动应用上，如何借着增加元件内部发光真正能萃取到元件外部的元件出光(light out-coupling)，以达成加强OLED的外部量子效率(external quantum efficiency，EQE)的需求量，是本专利技术主要的目的。
技术实现思路
为了克服上述习知技术的缺点，本专利技术提供下列各种实施例来解决上述问题。本专利技术提供一种电激发光装置，包括一基板、一下电极、复数个功能层以及一上电极。下电极位于基板上，且下电极是合成电极，其由表面具有奈米结构的第一层及位于奈米结构上的第二层所组成，其中第一层及第二层是透明导电的，且第一层及第二层之其一者的折射率小于或等于1.65，第一层及第二层之另一者的折射率大于或等于1.75。复数个功能层位于第二层上，且功能层包括一发光层。上电极位于复数个功能层上。特别地是，奈米结构具有复数个凹坑，且奈米结构上每一个凹坑及凹坑之间的间距都是小于或等于发光层所发出光的一主波长。在一较佳实施例中，奈米结构上的凹坑包括奈米网孔(nanomesh)，且每一个奈米网孔的宽度及奈米网孔之间的间距亦是小于或等于发光层所发出光的主波长。在一较佳实施例中，第一层及第二层的折射率差是大于或等于0.3。在一实施例中，第二层邻近发光层之表面是平面或波浪状。在一实施例中，位于功能层上的上电极是不透明且具光学反射性质。当发光层所发出的光穿过合成电极时，光的能量通量密度被耦合至基板。在一实施例中，位于功能层上的上电极是透明的或半透明的，使得发光层所发出的光的能量通量密度被耦合至基板且由上电极向外发出。此外，上电极更覆盖有一超基板(superstrate)。在一实施例中，上电极是一第二合成电极，第二合成电极与上述的合成电极具有相同结构；也就是说，上电极可替换为另一个如上述的合成电极。在一实施例中，功能层具有复数个垂直堆栈的发光层且彼此电性连结，使得电激发光装置形成一串接装置(tandem device)。附图说明图1是现有技术的典型下发光式有机发光元件示意图。图2是现有技术的典型下发光式有机发光元件内部发光耦合出光模式的示意图。图3是本专利技术实施例中一种电激发光装置的示意图。图3a是本专利技术实施例中制作电激发光装置的流程示意图。图3b、图3c及图3d分别是图3a中步骤I、II、IV流程后扫描式电子显微镜所撷取的影像。图4a是采用本专利技术实施例中具奈米结构的合成电极的绿色磷光有机发光元件示意图。图4b及图4c是现有技术中分别仅具有平面结构ITO及具有平面结构ITO/PEDOT的典型绿色磷光有机发光元件示意图。图5a至图5d是由原子力显微镜(AFM)分别依序于奈米结构ITO装置中沉积各层期间所撷取的表面形貌影像图。图5e示意各别由图5a至图5d沿着X方向所撷取的表面轮廓断面曲线图。图6a示意未贴附透镜的本专利技术实施例中奈米结构ITO装置、如图4b及图4c中传统平面结构ITO装置及平面结构ITO/PEDOT：PSS装置的电流密度-电压-亮度(I-V-L)特性曲线图。图6b及图6c分别示意外部量子效率(％)及功率效率(流明效率)与亮度的曲线关系图。图6d及图6e分别示意电致发光下相对发光强度在偏离平面法线的观察角度0°、30°及60°所量测的频谱。图6f是贴附出光透镜后之元件频谱积分强度与各观察角度的函数关系图。图7a及图7b分别表示在传统平面结构ITO装置及本专利技术中奈米结构ITO装置下，由Y方向(水平方向)偶极子在X-Z平面的横截面下的能量通量密度分布图。图7c及图7d分别表示在传统平面结构ITO装置及本专利技术中奈米结构ITO装置下，在X-Z平面的横截面下的能量通量密度分布图。图7e及图7f分别表示传统平面结构ITO装置及本专利技术中奈米结构ITO装置在金属电极界面的吸收量。附图标号说明1 典型下发光型有机发光元件11 反射金属电极12 有机层13 透明导电电极14 玻璃基板10 电激发光装置100 基板120 合成电极(下电极)120a 第一层120b 第二层130 功能层140 上电极D 间距W 凹坑E 内部发光R 发光模式S 基板模式W 波导模式SP 表面电浆模式NS、NS’ 奈米球具体实施方式有关本专利技术前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考图式之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。然而，除了所揭露的实施例外，本专利技术的范围并不受该些实施例的限定，乃以其后的申请专利范围为准。而为了提供更清楚的描述及使该项技艺的普通人员能理解本专利技术的
技术实现思路
，图示内各部分并没有依照其相对的尺寸进行绘图，某些尺寸或其他相关尺度的比例可能被凸显出来而显得夸张，且不相关的细节部分并没有完全绘出，以求图示的简洁。此外，以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是用于参照本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电激发光装置，包括：一基板；一下电极，位于该基板上方，该下电极是一合成电极，其由一表面具有一奈米结构的第一层及位于该奈米结构上方的一第二层所组成，其中该第一层及该第二层是透明导电的，且该第一层及该第二层的其一者的折射率小于或等于1.65，该第一层及该第二层的另一者的折射率大于或等于1.75：复数个功能层具有一发光层，位于该第二层上方；以及，一上电极，位于该复数个功能层上方，其特征在于，该奈米结构具有复数个凹坑，且该奈米结构上每一个凹坑及该复数个凹坑间的间距都是小于或等于该发光层所发出光的一主波长。
【技术特征摘要】
2015.05.29 US 62/230,1291.一种电激发光装置，包括：一基板；一下电极，位于该基板上方，该下电极是一合成电极，其由一表面具有一奈米结构的第一层及位于该奈米结构上方的一第二层所组成，其中该第一层及该第二层是透明导电的，且该第一层及该第二层的其一者的折射率小于或等于1.65，该第一层及该第二层的另一者的折射率大于或等于1.75：复数个功能层具有一发光层，位于该第二层上方；以及，一上电极，位于该复数个功能层上方，其特征在于，该奈米结构具有复数个凹坑，且该奈米结构上每一个凹坑及该复数个凹坑间的间距都是小于或等于该发光层所发出光的一主波长。2.如申请专利范围第1项所述的电激发光装置，其特征在于：该奈米结构上的该复数个凹坑包括奈米网孔，且每一个奈米网孔的宽度及该奈米网孔间的间距都是小于或等于该发光层所发出光的该主波长。3.如申请专利范围第1项所述的电激发光装置，其特征在于：该第一层及该第二层的折射率差是大于或等于0.3。4.如申请专利范围第1项所述的电激发光装置，其特征在于：该第一层及该第二层中具有较高折射率的材料包括一高折射率透明导电氧化物，且该高折射率透明导电氧化物是选自于由氧化铟锡、氟掺杂氧化锡、氧化锌铝、氧化镓锌、氧化铟锌、氧化锡、氧化钛及氧化钛铌所构成的群组。5.如申请专利范围第1项所述的电激发光装置，其特征在于：该第一层及该第二层中具有较低折射率的材料包括一低折射率的奈米孔洞透明导电氧化物或一低折射率的导电聚合物，且该低折射率的奈米孔洞透明导电氧化物是选自于由氧化铟锡、氟掺杂氧化锡、氧化锌铝、氧化镓锌、氧化铟锌、氧化锡、氧化钛及氧化钛铌所构成的群组。6.如申请专利范围第1项所述的电激发光装置，其特征在于：该第二层邻近该发光层的表面是平面或波浪状的。7.如申请专利范围第1项所述的电激发光装置，其特征在于：该基板具有一相对于该合成电极的外表面，且该外表面经过一表面处理而形成一光耦...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠帜，陈建宇，李伟恺，林晃岩，陈奕均，
申请(专利权)人：吴忠帜，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
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