电致发光器件和包括该电致发光器件的电致发光显示装置

摘要

提供了电致发光器件和包括该电致发光器件的电致发光显示装置。该电致发光器件包括：彼此面对的阳极和阴极；光补偿层，该光补偿层位于所述阳极和所述阴极之间并且具有第一折射率，以及发光材料层，该发光材料层位于所述光补偿层和所述阴极之间，并且具有比所述第一折射率高的第二折射率。

说明书

技术领域

本公开涉及电致发光器件，并且更具体地，涉及由于软腔效应(soft cavityeffect)而具有高发光效率的电致发光器件和包括该电致发光器件的电致发光显示装置。

背景技术

随着信息社会的发展，对显示图像的显示装置的需求以各种形式日益增加。正在积极研究包括比传统阴极射线管(CRT)显示装置薄且重量轻的诸如液晶显示(LCD)装置、等离子显示面板(PDP)装置或有机发光二极管(OLED)显示装置之类的电致发光显示装置的平板显示装置并且将其投入商业化。

作为电致发光显示装置的OLED显示装置包括OLED作为必要组件，并不需要用于作为非发光装置的LCD装置的背光，因此可以被制造成重量轻且薄。此外，与LCD装置相比时，OLED显示装置在功耗方面是有利的，能够以低电压驱动，并且具有高响应速率。

例如，OLED包括顺序层叠在阳极和阴极之间的空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发光材料层(EML)、电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)。通过沉积工序来形成HIL、HTL、EML、ETL和EIL。

然而，使用沉积工序来制造大尺寸OLED存在限制。因此，已经提出了由可溶工序形成的可溶性OLED。

例如，可溶性OLED可以包括阳极、面对阳极的阴极、位于阳极和阴极之间的EML、位于阳极和EML之间的HIL、位于EML和阴极之间的ETL。

然而，在这种具有多层结构的OLED中实现腔体效应(cavity effect)受到限制。因此，OLED和包括OLED的OLED显示装置的亮度受到限制。

发明内容

实施方式涉及通过增加电致发光器件中的腔体来解决电致发光器件和包括电致发光器件的电致发光显示装置的亮度问题。

一个或更多个实施方式涉及一种电致发光器件，该电致发光器件包括：彼此面对的阳极和阴极；光补偿层，该光补偿层位于所述阳极和所述阴极之间并且具有第一折射率；以及发光材料层，该发光材料层位于所述光补偿层和所述阴极之间，并且具有比所述第一折射率高的第二折射率。

一个或更多个实施方式涉及一种电致发光显示装置，该电致发光显示装置包括基板、位于基板上的上述电致发光器件以及位于基板和电致发光器件之间并且与电致发光器件连接的薄膜晶体管。

本公开的优点和特征将在随后的描述中部分阐述，并且对于本领域的普通技术人员在阅读了下文后将部分变得显而易见，或者可以通过本发明的实践而得知。可以通过本文中的书面描述和权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得本文中实施方式的其它优点和特征。

要理解，以上总体描述和以下详细描述二者都是说明性的，并且旨在对所声明的实施方式提供进一步的说明。

附图说明

附图被包括进来以提供对本公开的进一步理解，附图并入并构成本说明书的部分，例示了本公开的实现方式并且与描述一起用来说明本公开的实施方式的原理。

图1是示出有机发光二极管(OLED)的示意性截面图。

图2是用于说明图1的OLED中出现的腔体现象的图。

图3是根据本公开的电致发光显示装置的示意性电路图。

图4是根据本公开的电致发光显示装置的示意性截面图。

图5是根据本公开的第一实施方式的电致发光器件的示意性截面图。

图6是根据本公开的第二实施方式的电致发光器件的示意性截面图。

图7是用于说明根据本公开的电致发光器件中出现的腔体现象的图。

图8A和图8B是示出根据是否设置电子传输层(ETL)的电致发光器件的特性的曲线图。

图9A、图9B和图9C是示出根据是否设置光补偿层的电致发光器件的特性的曲线图。

图10是示出根据本公开的第三实施方式的电致发光器件的示意性截面图。

具体实施方式

现在，将详细参照本公开的实施方式，在附图中例示了这些实施方式的示例。在下面的描述中，当确定对与该文献相关的熟知功能或构造的详细描述会不必要地混淆本公开的实施方式的主旨时，将省略对其的详细描述。所描述的处理步骤和/或操作的进程是示例；然而，步骤和/或操作的顺序不限于本文中阐述的顺序，除了必须以特定次序发生的步骤和/或操作之外，可以按照本领域公知的方式进行改变。相似的参考标号始终指定相似的元件。以下描述中使用的相应元件的名称仅仅是为了方便撰写说明书而选择的，因此可以不同于实际产品中使用的名称。

图1是有机发光二极管(OLED)的示意性截面图。

如图1中例示的，OLED 1可以包括阳极10、面对阳极10的阴极20和有机发光层30，有机发光层30位于阳极10和阴极20之间并且包括空穴注入层(HIL)32、发光材料层(EML)34和电子传输层(ETL)36。

在这种情况下，阳极10包括第一透明电极层12和第二透明电极层16以及位于第一透明电极层12和第二透明电极层16之间的反射电极层14。从EML 34发射的光穿过阴极20，形成图像。也就是说，OLED 1是顶部发射型。

然而，具有多层结构的OLED 1在实现腔体效应方面受到限制。也就是说，EML34和HIL 32具有基本相同的折射率，因此当从EML 34发射的光被阳极10的反射电极层14反射时，实现腔体效应。因此，腔体效应减弱。

此外，由于EML 34具有大厚度并且空穴和电子的复合区域RZ由于ETL 36而改变，因此腔体效应减弱。

也就是说，参照用于说明图1的OLED中出现的腔体现象的图的图2，电子的注入被延迟，并且复合区域RZ由于ETL 36和厚EML 34而向着ETL 36偏移。因此，用于实现腔体效应的、复合区域RZ与ETL36之间的距离L1减小。因此，由于腔体效应的减弱，OLED1的发光效率(即，亮度)降低。

另外，由于电子注入的延迟，导致载流子平衡被打破，从而进一步降低了OLED1的发光效率。

为了解决以上问题，本公开提供了一种电致发光器件，该电致发光器件包括彼此面对的阳极和阴极、位于阳极和阴极之间的具有第一折射率的光补偿层以及位于光补偿层和阴极之间的具有第二折射率的EML，第二折射率高于第一折射率。

在根据本公开的电致发光器件中，第一折射率和第二折射率之间的差值为0.4或更大。

在根据本公开的电致发光器件中，EML与阴极接触。

根据本公开的电致发光器件还包括位于EML和光补偿层之间或者光补偿层和阳极之间的HIL。

在根据本公开的电致发光器件中，HIL具有比第一折射率高的第三折射率。

在根据本公开的电致发光器件中，光补偿层的厚度小于EML和HIL的厚度。

在根据本公开的电致发光器件中，阳极包括第一透明电极层。

在根据本公开的电致发光器件中，阳极还包括面对第一透明电极层的第二透明电极层以及位于第一透明电极层和第二透明电极层之间的反射电极层。

根据另一方面，本公开提供了一种电致发光显示装置，该电致发光显示装置包括基板、位于基板上的上述电致发光器件以及位于基板和电致发光器件之间并且与电致发光器件连接的薄膜晶体管(TFT)。

下文中，将参照附图来详细地描述本公开。

图3是根据本公开的电致发光显示装置的示意性电路图。

如图3中例示的，在电致发光显示装置100中，形成相互交叉以限定像素区P的选通线GL、数据线DL和电力线PL。在像素区P中，形成开关薄膜晶体管(TFT)Ts、驱动TFT Td、存储电容器Cst和电致发光器件D。

开关TFT Ts与选通线GL和数据线DL连接。驱动TFT Td和存储电容器Cst连接在开关TFT Ts和电力线PL之间。电致发光器件D与驱动TFT Td连接。

在电致发光显示装置100中，当根据供应到选通线GL的选通信号使开关TFT Ts导通时，供应到数据线DL的数据信号经由开关TFT Ts供应到驱动TFT Td的栅极和存储电容器Cst的一电极。

驱动TFT Td根据供应到栅极的数据信号而导通，因此，与数据信号成正比的电流从电力线PL经由驱动TFT Td流向电致发光器件D。然后，电致发光器件D发射亮度与流经驱动TFT Td的电流成正比的光。

在这种情况下，用与数据信号成正比的电压对存储电容器Cst进行充电，因此驱动TFT Td的栅极的电压在一帧的时间段内保持恒定。

因此，电致发光显示装置100可以显示所期望的图像。

图4是根据本公开的电致发光显示装置的示意性截面图。

如图4中例示的，驱动TFT Td和与其连接的电致发光器件D位于基板150上。

基板150可以是玻璃基板或由诸如聚酰亚胺之类的聚合物形成的塑料基板。

虽然未示出，但是可以在基板150上形成由诸如硅氧化物或硅氮化物之类的无机绝缘材料形成的缓冲层。

驱动TFT Td与开关TFT(未示出)连接，并且包括半导体层152、栅极160、源极170和漏极172。

半导体层152可以形成在作为柔性基板的基板150上，并且可以由氧化物半导体材料或多晶硅形成。

当半导体层152由氧化物半导体材料形成时，可以在半导体层152下方形成遮光图案(未示出)。遮光图案防止光入射到半导体层152上，以防止半导体层152由于光而劣化。另选地，半导体层152可以由多晶硅形成。在这种情况下，半导体层152的相对边缘部分可以被掺杂杂质。

在半导体层152上，形成与整个柔性基板150对应的由绝缘材料形成的栅绝缘膜154。栅绝缘膜154可以由诸如硅氧化物或硅氮化物之类的无机绝缘材料形成。

可在栅绝缘层154上形成与半导体层152的中心对应的由诸如金属之类的导电材料形成的栅极160。栅极160连接到开关TFT。

虽然栅绝缘膜154形成在整个柔性基板150上方，但是栅绝缘膜154可以被图案化成与栅极160相同的形状。

在栅极160上，形成与整个基板150对应的由绝缘材料形成的层间绝缘膜162。层间绝缘膜162可以由诸如硅氧化物或硅氮化物之类的无机绝缘材料或诸如苯并环丁烯或感光亚克力之类的有机绝缘材料形成。

层间绝缘膜162具有暴露半导体层152的相对两侧的第一接触孔164和第二接触孔166。第一接触孔164和第二接触孔166位于栅极160的相对侧，从而被栅极160分隔开。

这里，第一接触孔164和第二接触孔166也形成在栅绝缘膜154和层间绝缘膜162内。另选地，当栅绝缘膜154被图案化成与栅极160相同的形状时，第一接触孔164和第二接触孔166可以只形成在层间绝缘膜162内。

在层间绝缘膜162上形成由诸如金属之类的导电材料形成的源极170和漏极172。

源极170和漏极172相对于栅极160彼此分隔开，并且经由第一接触孔164和第二接触孔166接触半导体层152的相对两侧。源极170与图3的电力线PL连接。

半导体层152、栅极160、源极170和漏极172形成驱动TFT Td。驱动TFT Td具有共面结构，在共面结构中，栅极160、源极170和漏极172位于半导体层152上。

另选地，驱动TFT Td可以具有倒交错结构，在倒交错结构中，栅极160位于半导体层152下方并且源极170和漏极172位于半导体层152上。在这种情况下，半导体层152可以由非晶硅形成。

开关TFT(未示出)可以具有与驱动TFT Td基本相同的结构。

具有暴露驱动TFT Td的漏极172的漏极接触孔176的保护层174被形成为覆盖驱动TFT Td。

针对每个像素区在保护层174上形成经由漏极接触孔176与驱动TFT Td的漏极172连接的阳极110，使得像素区中的阳极110彼此分开。

阳极110可以由具有相对高功函数的导电材料形成。例如，阳极110可以由诸如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)之类的透明导电材料形成。

当根据本公开的电致发光显示装置是顶部发射型时，可以在阳极110下方进一步形成反射电极或反射电极层。例如，阳极110可以具有包括第一透明电极层、由铝-钯-铜(APC)合金形成的反射电极层和第二透明电极层的三层结构。

在保护层174上形成覆盖阳极110的边缘的堤层115。堤层115暴露与像素区对应的阳极110的中心。

在阳极110上形成有机发光层120。以下，将详细描述有机发光层120的结构。

在其上形成有机发光层120的基板150上形成阴极130。阴极130由具有相对低功函数的导电材料形成，以覆盖整个显示区。例如，阴极130可以由选自铝(Al)、镁(Mg)或Al-Mg合金之中的一种形成。

阳极110、有机发光层120和阴极130形成电致发光器件D。

图5是根据本公开的第一实施方式的电致发光器件的示意性截面图。

如图5中例示的，根据本公开的第一实施方式的电致发光器件D可以包括：阳极110，该阳极110包括第一透明电极层112、反射电极层114和第二透明电极层116；阴极130，该阴极130面对阳极110；以及有机发光层120，该有机发光层120位于阳极110和阴极130之间并且包括光补偿层122、HIL 124、EML 126和ETL 128。

光补偿层122、HIL 124、EML 126和ETL 128顺序地层叠在阳极110上。也就是说，EML 126位于阳极110和阴极130之间，光补偿层122位于阳极110和EML 126之间。HIL 124位于光补偿层122和EML 126之间。ETL 128位于EML 126和阴极130之间。

另选地，光补偿层122可以位于HIL 124和EML 126之间。

虽然未示出，但是HTL可以位于HIL 124和EML 126之间。

虽然在图5中只例示了一个像素区，但是电致发光器件D可以包括红色像素区、绿色像素区和蓝色像素区，并且包括在红色像素区、绿色像素区和蓝色像素区中的每个像素区中的电致发光器件D中的有机发光层120可具有不同的厚度。例如，绿色像素区中的有机发光层120的厚度可以小于红色像素区中的有机发光层120的厚度，并且大于蓝色像素区中的有机发光层120的厚度。

在阳极110中，第一透明电极层112和第二透明电极层116可以各自由诸如ITO或IZO之类的透明导电材料形成，并且反射电极层114可以由诸如Al或APC合金之类的高反射率材料形成。

阴极130可以由从Al、Mg和Al-Mg合金之中选择的一种形成，并且具有薄的厚度，以使光从中透射。

EML 126可以包含诸如量子点材料之类的无机发光材料或有机发光材料。也就是说，根据本公开的电致发光显示装置100可以是OLED显示装置或量子点发光二极管(QLED)显示装置。

光补偿层122的折射率比HIL 124和EML 126的折射率低。光补偿层122可以具有第一折射率，并且HIL 124和EML 126可以分别具有第二折射率和第三折射率。第一折射率和第二折射率之间的差值以及第一折射率和第三折射率之间的差值可以是0.4或更大。

例如，第一折射率可以是大约1.2至1.6。第二折射率和第三折射率可以各自是大约1.6至2.0。第二折射率和第三折射率可以基本相同。

光补偿层122的厚度比HIL 124和EML 126的厚度小。例如，光补偿层122的厚度可以是HIL 124的厚度的大约2/5至1/10，并且可以是EML 126的厚度的大约1/5至1/20。

例如，光补偿层122可以由胺类化合物形成。

在上述的电致发光器件D中，来自阳极110的空穴和来自阴极130的电子在位于EML126中的复合区域RZ中彼此复合，从而发射光。

从EML 126发射的光中的部分在HIL 124和光补偿层122之间的边界处被朝向阴极130反射。剩余的光被反射电极层114朝向阴极130反射。

也就是说，在本公开中，光在有机发光层120内被反射，并且有机发光层120内的光的反射将被称为软腔效应。

换句话讲，因为具有低折射率的光补偿层122被布置在HIL 124下方或者HIL 124和EML 126之间，所以在有机发光层120中出现腔体现象。因此，电致发光器件D和电致发光显示装置100的发光效率(即，亮度)提高。

图6是根据本公开的第二实施方式的电致发光器件D的示意性截面图。

如图6中例示的，根据本公开的第二实施方式的电致发光器件D可以包括：阳极210，该阳极210包括第一透明电极层212、反射电极层214和第二透明电极层216；阴极230，该阴极230面对阳极210；以及有机发光层220，该有机发光层120位于阳极210和阴极230之间并且包括光补偿层222、HIL 224和EML 126。

光补偿层222、HIL 224和EML 226顺序地层叠在阳极210上。也就是说，EML 226位于阳极210和阴极230之间并且与阴极230接触。光补偿层222位于阳极210和EML 226之间。HIL 224位于光补偿层222和EML 226之间。

另选地，光补偿层222可以位于HIL 224和EML 226之间。

虽然未示出，但是HTL可以位于HIL 224和EML 226之间。

在阳极210中，第一透明电极层212和第二透明电极层216可以各自由诸如ITO或IZO之类的透明导电材料形成，并且反射电极层214可以由诸如Al或APC合金之类的高反射率材料形成。

阴极230可以由从Al、Mg和Al-Mg合金之中选择的一种形成，并且具有薄的厚度，以使光从中透射。

EML 226可以包含诸如量子点之类的无机发光材料或有机发光材料。也就是说，根据本公开的电致发光显示装置100可以是OLED显示装置或QLED显示装置。

光补偿层222的折射率比HIL 224和EML 226的折射率低。光补偿层222可以具有第一折射率。HIL 224和EML 226可以分别具有第二折射率和第三折射率。第一折射率和第二折射率之间的差值以及第一折射率和第三折射率之间的差值可以是0.4或更大。

例如，第一折射率可以是大约1.2至1.6。第二折射率和第三折射率可以各自是大约1.6至2.0。第二折射率和第三折射率可以基本相同。

光补偿层222的厚度比HIL 224和EML 226的厚度小。例如，光补偿层222的厚度可以是HIL224的厚度的大约2/5至1/10，并且可以是EML 226的厚度的大约1/5至1/20。

在该电致发光器件D中，来自阳极210的空穴和来自阴极230的电子在位于EML 226中的复合区域RZ中彼此复合，从而发射光。

从EML 226发射的光中的部分在HIL 224和光补偿层222之间的边界处被朝向阴极230反射。剩余的光被反射电极层214朝向阴极230反射。

也就是说，在本公开中，光在有机发光层220内被反射，并且有机发光层220内的光的反射将被称为软腔效应。

换句话讲，因为具有低折射率的光补偿层222被布置在HIL 124下方或者HIL 124和EML 226之间，所以在有机发光层220中出现腔体现象。因此，电致发光器件D和电致发光显示装置100的发光效率(即，亮度)提高。

另外，复合区域RZ位于EML 226的中心，因此增加了电致发光器件D和电致发光显示装置100的软腔效应。

也就是说，参照作为用于说明根据本公开的电致发光器件中出现的腔体效应的图示的图7，当EML 226位于阴极230上而没有与阴极230接触的图5的ETL 128时，电子的注入没有被延迟，因此复合区域RZ移至EML 226的中心。因此，确保了用于实现腔体的复合区域RZ和阴极230之间的距离L2，从而增加了软腔效应。因此，电致发光器件D和电致发光显示装置100的发光效率(即，亮度)得到大幅改善。

图8A和图8B是示出根据是否设置ETL的电致发光器件的特性的曲线图。

如图8A和图8B中例示的，与包括ETL的电致发光器件(有ETL)相比，其中EML与不带ETL的阴极接触的电致发光器件(没有ETL)的亮度提高并且其驱动电压低。

图9A、图9B和图9C是示出根据是否设置光补偿层的电致发光器件的特性的曲线图。

如图9A中例示的，包括光补偿层(折射率＝1.8(Ex1)、1.6(Ex2)、1.4(Ex3)或1.2(Ex4))、HTL(折射率＝1.8)和EML(折射率＝1.8)的电致发光器件的亮度以Ex1、Ex2、Ex3、Ex4的次序依次变得更高。当光补偿层、HTL和ELM的折射率之间的差值高时，软腔效应增加，因此电致发光器件的亮度增加。

此外，如图9B中例示的，包括光补偿层的电致发光器件Ex的亮度比不包括光补偿层的电致发光器件Ref的亮度高。

如图9C中例示的，发光特性(发光波长)没有由于光补偿层而改变。也就是说，由于光补偿层，提高了发光效率，而发光特性没有劣化。

图10是根据本公开的第三实施方式的电致发光器件的示意性截面图。

如图10中例示的，根据本公开的第三实施方式的电致发光器件D可以包括：阳极310；阴极330，该阴极330面对阳极310；以及有机发光层320，该有机发光层120位于阳极310和阴极330之间并且包括光补偿层322和EML 326。

光补偿层322和EML 326顺序地层叠在阳极310上。也就是说，EML 326位于阳极310和阴极330之间并且与阴极330接触。另外，光补偿层322位于阳极310和EML 326之间，并且与阳极310和EML 326接触。

光补偿层322用作HIL。

虽然未示出，但是HTL可以位于光补偿层322和EML 326之间。

阳极310可以由诸如ITO或IZO之类的透明导电材料形成。阴极330可以由从Al、Mg和Al-Mg合金之中选择的一种形成，并且用作反射电极。

EML 326可以包含诸如量子点之类的无机发光材料或有机发光材料。也就是说，根据本公开的电致发光显示装置可以是OLED显示装置或QLED显示装置。

光补偿层322的折射率比EML 326的折射率低。光补偿层322可以具有第一折射率，并且EML 326可以具有第二折射率。第一折射率和第二折射率之间的差值可以是0.4或更大。

例如，第一折射率可以是大约1.2至1.6。例如，第二折射率可以是大约1.6至2.0。

此外，光补偿层322的厚度比EML 326的厚度小。例如，光补偿层322的厚度可以是EML 326的厚度的大约1/5至1/20。

在上述的电致发光器件D中，来自阳极310的空穴和来自阴极230的电子在位于EML326中的复合区域RZ中彼此复合，从而发射光。

从EML 326发射的光在EML 326和光补偿层322之间的边界处反射并且自阴极330反射回来。因此，由于软腔效应，提高了发光效率。

换句话讲，因为具有低折射率的光补偿层322被布置在EML 326和EML 310之间，所以在有机发光层320中出现腔体现象。因此，电致发光器件D和电致发光显示装置100的发光效率(即，亮度)提高。

此外，由于EML 326在没有图5的ETL 128的情况下与阴极330接触，所以复合区域RZ位于EML 326的中心，从而增加了电致发光器件D和电致发光显示装置100的软腔效应。

因此，电致发光器件D和电致发光显示装置100的发光效率(即，亮度)得到大幅改善。

根据本公开，位于阳极和阴极之间的发光层包括具有低折射率特性的光补偿层。因此，在发光层中出现软腔效应。

因此，电致发光器件和电致发光显示装置的发光效率提高。

另外，由于EML在没有EIL的情况下直接与阴极接触，所以软腔效应得以改善，因此电致发光器件和电致发光显示装置的发光效率进一步提高。

对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖本发明的修改形式和变形形式，前提是它们落入所附权利要求书及其等同物的范围内。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0172405的权益，该专利申请的全部内容以引用方式并入本文。