CN101212024A - 有机发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供有机电致发光元件，其为上发光式或双面发光式的有机电致发光元件。该有机电致发光元件包含基板、第一电极形成于该基板之上、电致发光材料层形成于该第一电极之上，以及第二电极形成于该电致发光材料层之上，其中，第一或第二电极为掺杂有微粒的透明金属电极。

Description

有机发光二极管
技术领域
本发明涉及一种有机电致发光元件(organic electroluminescentelement)，特别涉及一种有机电致发光元件的电极结构的改良。
背景技术
近年来，随着电子产品发展技术的进步及其日益广泛的应用，像移动电话、PDA及笔记本型计算机的问市，使得与传统显示器相比具有较小体积及电力消耗特性的平面显示器的需求与日俱增，成为目前最重要的电子应用产品之一。在平面显示器当中，由于有机电致发光件具有自发光、高亮度、广视角、高应答速度及工艺容易等特性，使得有机电致发光件无疑的将成为下一世代平面显示器的最佳选择。
无论是上发光式或双面发光式有机发光二极管，除了阳极及电致发光材料层外，更包含有透明阴极，以使有机发光二极管可藉由该透明阴极而由阴极侧向外发出光。该透明阴极的制备方式可为利用热蒸镀形成厚度较薄的金属层，例如：镁、银、铝，或是利用溅射喷镀方式形成透明的导电层，例如：铟锡氧化物(ITO)、或是铟锌氧化物(IZO)。一般来说，由于利用热蒸镀所形成的金属层其对于电致发光材料层的黏附度(adhesion)较差，且薄金属层具有较低的穿透度，因此为了得到穿透度较高的透明阴极，在工业界一般利用溅射喷镀方式来形成透明的ITO或IZO电极。然而，若使用导电高分子虽然透光度及柔软度佳但导电度差且工艺繁琐，若使用导电高分子或ITO薄膜中夹一层金属薄膜，虽然透光度、导电度佳及柔软度佳但易伤元件，若使用薄膜金属电极搭配辅助电极的电极，虽然具透光度、导电度及柔软度佳但工艺繁琐。
因此，如何发展同时具有导电度佳、透光度佳及柔软度佳的薄金属层，以解决上述问题，是目前有机电致发光二极管工艺技术上亟需研究的重点之一。
发明内容
本发明的目的为提供一种导电度佳、透光度佳及柔软度佳的有机电致发光二极管。
为达上述目的，本发明提供一种有机电致发光元件，包括基板；第一电极，形成于该基板之上；电致发光材料层，形成于该第一电极之上，以及第二电极，形成于该电致发光材料层之上，其中该第二电极为掺杂有微粒的透明金属电极。
为达到上述目的，本发明另提供一种有机电致发光元件，包括基板；第一电极，形成于该基板之上，其中该第一电极为掺杂有微粒的透明金属电极；电致发光材料层，形成于该第一电极之上，以及第二电极，形成于该电致发光材料层之上。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：
附图说明
图1显示本发明的有机电致发光元件剖面图。
图2显示本发明的透明电极为复合电极。
图3显示在透明电极上形成光拾取层。
图4显示本发明另一实施例的有机电致发光元件剖面图。
图5显示银20nm厚及其掺杂LiF层的透光度。
图6显示铝20nm厚及其掺杂LiF层的透光度。
图7显示本发明实施例1的有机电致发光元件剖面图。
图8显示本发明实施例2的有机电致发光元件剖面图。
主要元件符号说明
10、100、200～有机电致发光元件；
12、110、210～基板；
14～第一电极；
16a～空穴注入层；
16b～空穴传输层；
16c～发光层；
16d～电子传输层；
16e～电子注入层；
18～第二电极；
18a～金属层；
18b～金属透明电极；
20～光拾取层；
120～ITO透明电极；
130～电致发光材料层；
132～空穴传输层；
134～电子传输层；
140～金属层；
150～掺杂微粒的透明金属层；
160～NPB层(光拾取层)；
220～ITO透明电极；
230～电致发光材料层；
232～空穴传输层；
234～电子传输层；
240～电子注入层；
250～金属层；
260～复合电极；
262～金属层；
264～掺杂微粒的透明金属层；
270～NPB层(光拾取层)。
具体实施方式
本发明所述的有机电致发光元件，其特点是在透明金属电极中掺杂透光物质以同时达到导电度佳、透光度佳及柔软度佳等优点。本发明所述的有机电致发光装置，其至少包括基板、阳极、电致发光材料层、n型半导体化合物缓冲层、及透明阴极。
以下，显示符合本发明所述的有机电致发光元件之一较佳实施例，兹配合附图详细说明如下：
请参照图1，该有机电致发光元件10包括基板12，例如：玻璃、陶瓷、塑料基板、软性基板或是半导体基板。该基板可视需要加以选用，亦即若形成上发光式(top-emission)有机电致发光元件，则该基板可为不透明基板：此外，若形成两面发光式(dual emission)有机电致发光元件，则该基板可为透明基板。
接着，形成第一电极于14该基板12的上表面。该第一电极为阳极，其可为透明电极、金属电极或是复合电极，其材质可例如为选自于由锂、镁、钙、铝、银、铟、金、钨、镍、铂、上述元素所形成的合金、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌铝氧化物(AZO)、氧化锌(ZnO)或其结合，而其形成方式可为热蒸镀、溅射或等离子体强化式化学气相沉积方式。在本发明较佳实施例中，在该阳极14与该基板12之间可进一步包含反射层。
接着，形成电致发光材料层16于该第一电极14之上。该电致发光材料层16至少包含空穴注入层16a，且进一步包含空穴传输层16b、发光层16c(light emitting layer)、电子传输层16d、及电子注入层16e，请参照图1。该电致发光材料层16的各膜层可分别为小分子有机电致发光材料或高分子有机电致发光材料，若为小分子有机发光二极管材料，可利用真空蒸镀方式形成有机发光二极管材料层；若为高分子有机发光二极管材料，则可使用旋转涂布、喷墨或网版印刷等方式形成有机发光二极管材料层。此外，该发光层16a可包含有机电致发光材料及掺杂物(dopant)，作为本领域普通技术人员来说，可视所使用的有机电致发光材料及所需的元件特性而改变所搭配的掺杂物的掺杂量。因此，掺杂物的掺杂量的多少非本发明的特征，非为限制本发明范围的依据。该掺杂物可为能量传移(energy transfer)型掺杂材料或是载体捕集(carrier trapping)型掺杂材料，且该掺杂物有助于抑制该有机电致发光材料的浓度消光现象，并使元件获得高效率及高亮度。该有机电致发光材料可为荧光(fluorescence)发光材料。而在本发明的某些较佳实施例中，该有机电致发光材料亦可为荧光(fluorescence)发光材料。
最后，形成第二电极18于电致发光材料层16之上，作为阴极。该第二电极18为透明金属电极，此透明金属电极的金属材质可为一般的金属材质，例如，铝、金、银、镁或钙等。且值得注意的是，在此金属材质中掺杂微粒以增加透光度及光导出率(lightoutcoupling)，掺杂的方法为一般现有技术，例如共蒸镀。其中该微粒可为有机微粒(如ALQ3、NPB或CuPc等)、无机微粒(如LiF、MgF2、V2O5或WO3等)或有机无机混合微粒，且微粒的大小在0.4μm以下，较佳为0.05至0.2μm之间。金属与微粒的掺杂比例在1∶0.05至1∶1.2(wt/wt)之间，较佳为1∶0.1～1∶0.8之间，且该透明金属导电层的电阻值小于150Ω/□，较佳小于50Ω/□。
本发明的透明金属电极掺杂有微粒，具有良好的透光度及光导出率，而无此结构的有机发光二极管约有3/4的光源会因内部全反射现象而无法被诱导出来。因本发明的透明金属可使全反射光转向，而具有良好的光导出率，可避免光线全反射的情况，使光线可从基板的上下正向诱导出来。
参照图2，在本发明另一实施例中，本发明的透明金属电极可为复合电极18。复合电极18包括掺杂微粒的透明金属电极18b及金属层18a，其中该金属层18a位于电致发光材料层16与透明金属电极18b之间。
参照图3，在本发明另一实施例中，进一步包括在本发明的透明金属电极18上形成光拾取层20。光拾取层20可为有机层或无机层，有机层可为ALQ3、NPB或CuPc等。当元件中的透明金属电极与空气间的折射率差异过大时，会导致光线的全反射，而形成额外的层可避免全反射的情况产生，并增加有机电致发光元件的亮度。
请参照图4，在另一实施例中，本发明的透明金属电极为第一电极，形成于基板的上表面，其余步骤与图1～3的实施例类似，相同的程序不再赘述。在此实施例中，本发明的金属电极同样具有良好的透光度及光导出率。
请参照图5，其显示银在掺杂不同比例的LiF后的透光度及电阻值，其掺杂比例分别为5∶1、5∶2及5∶4。由图中可知，掺杂LiF后可增加其透光度，且电阻皆在6Ω/□以下。
请参照图6，其显示铝在掺杂不同比例的LiF后的透光度及电阻值，其掺杂比例分别为20∶0.75、8∶1、5∶1及20∶6.7。由图中可知，在掺杂LiF后可增加其透光度，且较佳的掺杂比例在5∶1以下。
以下藉由实施例1、实施例2及比较例1、比较例2来说明本发明所述的有机电致发光元件的各层实际组成及本发明的优点所在。
实施例1
请参照图7，该有机电致发光元件100为双面发光式元件，而该基板110为玻璃基板。该阳极120为ITO透明电极，厚度为
Figure A20061017231700091
该电致发光材料层130由下往上依序包含空穴传输层132、电子传输层134。该空穴传输层132的材质为NPB(N，N′-二-1-奈基-N，N′-二苯基-1，1′-联苯基-1，1′-联苯基-4，4′-二胺)(N，N′-di-1-naphthyl-N，N′-diphenyl-1，1′-biphenyl-1，1′-biphenyl-4，4′-diamine)，厚度为
Figure A20061017231700092
该电子传输层134的材质为Alq3，厚度为在电致发光材料层130上有金属层140(功函数搭配层)，其材质为钙，厚度为
Figure A20061017231700094
透明阴极为透明金属层150，其材质为银掺杂LiF，掺杂比例为6.6∶1，厚度为
Figure A20061017231700095
在该阴极上有NPB层160，厚度为
Figure A20061017231700096
该有机电致发光元件的结构可表示为：glass/ITO
Figure A20061017231700097
/NPB
Figure A20061017231700098
/Alq3
Figure A20061017231700099
/Ca/Ag:LiF
Figure A200610172317000911
/NPB
Figure A200610172317000912
比较例1
比较例1所述的有机电致发光元件结构为以银做为透明阴极，其并无掺杂微粒。该有机电致发光元件的结构表示为：glass/ITO
Figure A200610172317000913
/NPB/Alq3
Figure A200610172317000915
/Ca
Figure A200610172317000916
/Ag
Figure A200610172317000917
/NPB
Figure A200610172317000918
上述有机电致发光元件的性能测试结果如表1所示。由表1可知，本发明的掺杂透明金属电极，可增加有机电致发光元件的亮度及光发光效率。
表1：实施例1与比较例1的光电特性测试
  上发光效率(Im/W)   上方亮度(cd/m2)(9v)   下发光效率(Im/W)   下方亮度(cd/m2)(9v)   总发光效率(Im/W)
  实施例1   0.04   1100   1.24   12000   1.28
  比较例1   0.03   500   0.59   6000   0.62
实施例2
请参照图8，该有机电致发光元件200为双面发光式元件，而该基板210为玻璃基板。该阳极220为ITO透明电极，厚度为
Figure A20061017231700101
该电致发光材料层230由下往上依序包含空穴传输层232、电子传输层234。该空穴传输层232的材质为NPB，厚度为
Figure A20061017231700102
该电子传输层234的材质为Alq3，厚度为在电致发光材料层230上有电子注入层240，其材质为LiF，厚度为
Figure A20061017231700104
在金属层240上另有金属层(功函数搭配层)250，其材质为钙，厚度为
Figure A20061017231700105
透明阴极为复合电极260，包括金属层262及透明金属层264。金属层262的材质为银，厚度为
Figure A20061017231700106
透明金属层264的材质为银掺杂NPB，掺杂比例为3∶1，厚度为在该阴极上有NPB层270，厚度为
Figure A20061017231700108
该有机电致发光元件的结构可表示为：glass/ITO
Figure A20061017231700109
/NPB
Figure A200610172317001010
/Alq3
Figure A200610172317001011
/LiF
Figure A200610172317001012
/Ca
Figure A200610172317001013
/Ag
Figure A200610172317001014
/Ag:NPB
Figure A200610172317001015
/NPB
Figure A200610172317001016
比较例2
比较例2所述的有机电致发光元件结构为以银做为透明阴极，其并无掺杂微粒。该有机电致发光元件的结构表示为：glass/ITO/NPB
Figure A200610172317001018
/Alq3 /LiF
Figure A200610172317001020
/Ca
Figure A200610172317001021
/Ag
Figure A200610172317001022
/NPB
Figure A200610172317001023
上述有机电致发光元件的性能测试结果如表2所示。由表2可知，本发明的掺杂透明金属电极，可增加有机电致发光元件的光发光效率。
表1：实施例2与比较例2的光电特性测试
  上发光效率(Im/W)   下发光效率(Im/W)   总发光效率(Im/W)
  实施例2   0.42   1.13   1.55
  比较例2   0.28   0.8   1.08
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，作为本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (14)

1.一种有机电致发光元件，包括：
基板；
第一电极，形成于该基板之上；
电致发光材料层，形成于该第一电极之上，以及
第二电极，形成于该电致发光材料层之上，
其中该第一及/或第二电极包括掺杂有透明微粒的透明金属电极。
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该基板为玻璃基板、陶瓷基板、塑料基板、软性基板或半导体基板。
3.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该电致发光材料层包含空穴传输层、发光层、及电子传输层。
4.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该透明金属电极为铝、金、银、镁或钙。
5.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该微粒为有机微粒、无机微粒或有机无机混合微粒。
6.如权利要求5所述的有机电致发光元件，其中该有机微粒包括ALQ3、NPB或CuPc。
7.如权利要求5所述的有机电致发光元件，其中该无机微粒包括LiF、MgF2、V2O5或WO3。
8.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该微粒尺寸小于0.4μm。
9.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该第二电极与微粒的掺杂重量比例为1∶0.05至1∶1.2。
10.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该第二电极的电阻小于150Ω/□。
11.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该第二电极的电阻小于50Ω/□。
12.如权利要求1所述的有机电致发光元件，进一步包括形成于该第二电极之上的光拾取层。
13.如权利要求12所述的有机电致发光元件，其中该光拾取层为有机层。
14.如权利要求13所述的有机电致发光元件，其中该有机层为ALQ3、NPB或CuPc。
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