TWI308846B - - Google Patents

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1308846 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於有機發光元件之電極結構。 【先前技術】 一般之有機發光元件（0LED)結構是將有機半導體薄膜沉積 在上層金屬陰極和下層透明陽極之間，整個元件製作在透明基板 (如玻璃）上，並由透明導體如氧化銦錫（indium tin oxi de, IT0) 構成透明陽極。請參照第一圖，其為一種典型之多層異質結構有 機發光元件，該有機發光元件係由一陽極11、陰極17及數層有機 層所組合而成。其有機層通常可包含電洞注入層（hole injection layer) 12、電洞傳輸層（hole transport layer) 13、 發光層（emitting layer) 14、電子傳輸層（electron transport layer) 15、電子注入層（electron injection layer) 16 等， 此種傳統之元件為下發射型元件（bottom-emitting OLED)。當一 順向偏壓加諸陽極11和陰極17之間時，透過透明陽極和基板而發 光。第二圖2(a) (b)所示則為一般常用之電洞傳輸層材料，如 α-NPD (a-naphtylphenylbiphenyl diamine)、N，N > -二苯基 -N，rr -雙（3-曱基苯基）-1，厂-聯苯-4,4/ -二胺 (1,1，4, 4-tetraphenyl-l，3-butadiene, TPD)與電子傳輸層及 綠光螢光發光層材料，如Alq3 (tris(8-hydroxyquinolino) aluminum)以及電洞注入層材料導電高分子，如PEDOT : PSS (polyethylene dioxythiophene : polystyrene sulphonate)、 m-MTDATA(4, i' , 4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine) o 在某些OLED之應用上，例如製作在矽晶片基板或其他不透 明基板，則必須製作上發射型〇LED(top-emi 11 ing 0LED)，使0LED 能自上表面發光’其上方之陰極電極就必須為透明或半透明。另

外有二0LED之應用是需要〇led元件為透明而可使光線穿透，因此 除了陽極需透明外，其上方之陰極電極也必須為透明或半透明。 1308846 此外，在主動矩陣〇LED顯示（Active Matrix 〇LED Displays， AMOLEDs)應用上，每一個像素（pixel)之電晶體驅動電路要和 〇LED做整合，然而一般傳統0LED是從有機層透過IT〇穿透透明的 基板向下發光的，由於基板上之驅動電路必然會遮蔽一些區域， 因而限制可發光區域的大小。因此若能製作自上方表面發 0LED結構（t〇P-emitting 〇LED)，用以增加AM〇LED顯示器之填充 因子（filling factor)至接近理想的1〇〇%，而不受電晶體遮蔽面 積之衫響（尤其是畫素電路極複雜時），一方面可以增進顯示器的 影像品f與特性，另一方面可增加AM〇LED畫素電路設計之彈性， 設計更高功能（如解析度）及特性之晝素電路。 目前透明或半透明陰極之作法主要有兩種： (1)利用濺鍍之透明IT0或其他透明金屬氧化物導體，搭配 適虽之電子注入層作為上透明陰極； ⑵、利用薄金屬層（約數十奈米以下）作為半透明之陰極。 種方法之相關先前技術可參考美國專利us 6, 548,挪、Μ 6’ 469, 437、US 6, 420, 〇3卜 US 6, 264, 805、US 5, 986,術、US ^ 981: 306、US 5, 703, 436、US 6, 14G，763及US 5, 776, 623等。

=賤錄l程易損傷已沈積之有機層’因此在有機層上滅鑛ITO 透明金屬氧化物導體作為透明陰極是相對較為困難且較 ：之製程與技，此外，通常濺鍍之功率需盡量降低，以免 :二下已沈積之薄膜，因而通常需花費較長之製程時間，且- σ透明金屬氧化物導體導電性仍遠低於金屬，因此其會 季父尚之電阻值。 夕险f二種方法利用薄金屬層（約數十奈米以下）作為半透明 問ΐ θ W其ΐ但導電性*佳’且製作上相對簡單。但—個主要的 平^ /用薄金屬當作（半）透明陰極’其穿透度較低 ’例如20奈 以 其牙透度僅約30%’20奈米之銘（A1)穿透度更低，12 1308846 情“ γ ί減成替換頁 _ -.·>'一一-.——— 、.…·--'-- --— 奈米之鈣（Ca)搭配12奈米之鎂（Mg)其穿透度約40-50%。

" 包含另外在其他一些如美國專利US 5, 739, 545、US 6, 501，217及US 5, 714, 838中揭示於薄金屬上沈積透明介電層以 增加陰極整體光穿透度之方法。其所揭示之完整陰極結構依序包 含：具低功函數（low work function)、高活性金屬如約（Ca)、 鎂（Mg)、锶（Sr)、鋰（Li)或其堆疊結構之薄層（數十奈米以下）， 其上搭配透明介電層或寬能隙半導體（bandgap semiconductor) 層如栖化辞（ZnSe)、硫化鋅（ZnS)、It化鎵（GaN)等。在這些揭示 例中所有材料均希冀以熱蒸鍍方式沈積為佳，以便簡化製作與改 善製程相容性，然而此陰極結構之主要問題為使用活性較高、較 易產生反應之金屬如妈（Ca)、鎮（Mg)、認（Sr)、鋰（Li)等，對於 元件之環境穩定性有不利影響。 綜合前述得知，利用薄金屬層之有機發光元件透明陰極， 具有較佳之製程效率及相容性，而為改善薄金屬層穿透度較低之 問題，需於薄金屬層上堆疊透明介電層以得到相對較高之穿透 度。現有技術之問題在於其中所使用之金屬為高活性較不安定金 屬，或所需高η值透明介電層無法以熱蒸鍍方式沈積。 此外，不論選用何種材料作為0LED之元件陽極，都常會有 電洞注入的問題，因為這些材料之功函數（work function)常與 有機光電材料的游離能（ionization potential，IP)有所差距， 不利於電洞由陽極注入有機層，因此而影響上發射型有機發光元 件之光電特性。 職是之故，申請人鑑於習知技術之缺失，乃經悉心試驗與 研究，期望製作一有機發光元件；具有匹配能階之電極結構，而 可幫助電洞注入有機電洞傳輸層；更進一步，其陰極結構所使用 之金屬與透明介電層材料均可以熱蒸鍍方式沈積，並可相容於沈 積於0LED元件之各材料層，且所使用之金屬為活性較低、較穩定 之金屬，在申請人鍥而不捨之精神下，終於研發出具上述優點之 有機發光元件。 1308*846

發明内容】 播以本m要目的為提供一種有機發光元件；其陰極結 構以一熱瘵鍍方式沈積高折射係數之透明介電層 薄金屬層，且其中所使有之材料均可以熱蒸鍍方式沈：，= 較穩定之金屬，所形成之透明陰極可提供對 能’具有較佳之製程、相容性及相對較 本發明之又一主要目的為提供一種有機發光元件；盆 結構包含一金屬層及一不透明金屬氧化層，如氧化銀。八 以氧化銀為例，其能隙（bandgap)大約為3 eV， 恭 游離能（ionization potential，IP)也較銀高出約i〜， 約為5·3 eV’同時氧化銀薄膜具有？型半導體的特性 = 能階（Fermi level)位置大約在4.8到51 階位置恰與常運議㈣之電洞傳輪㈣ 之操«壓下，元件亮度及注人電齡大幅提昇，=元^^ 有較尚的發光效率，改善上發射型有機發光元件之光雷 而擴大元件之可應用範圍。 ’丨’進 根據本發明之構想，該有機發光元件，其係 .一 -電極結構；-有機層；以及_高折射係數之透明介=·—土板; 之另-電極結構，其係由熱蒸鍍沉積於該有機層上。θ為主體 根據本發明之另-構想，該有機發光元件' 一 土板；一第一電極結構，其中該電極結構至少包访 不透明氧化層，·一有機層；以及—第二電極結構。纟屬層與- 根據本發明之又一構想，該有機發光元件，苴一 板;-金屬層；-金屬氧化層’該金屬氧化層係藉由該：屬= 1308846 彳听作片/| r择.(更)正替权頁 - ________________— - '·· — — .·. 一 面氧化而生成；一有機層，以及一電極結構。 【實施方式】 本發明之有機發光元件將可由以下的實施例說明而得到充 分瞭解，使得熟習本技藝之人士可以據以完成之，然本案之實施 並非可由下列實施例而被限制其實施型態。 請參閱第三圖，係藉由本發明所製造之電極結構用於有機 發光元件，其包含一基板31 ; —設置於該基板上之陽極32; —設 置於該陽極上之有機層33 ; —設置於該有機層上之陰極結構34。 上述之電極結構32係包含一金屬層321及一氧化銀層322。其製造 方法為在元件基板31上製作一金屬層321，再於金屬層上321製作 一金屬氧化物層322，如AgOx，其金屬氧化物層厚度介於 0. lnm〜50nm之間，其製作方法可以包含化學氣相沈積（CVD)、濺 鑛沈積（包含反應式賤鑛沈積（reactive sputter deposition))、熱蒸鐘、電子束蒸鑛、氧氣電漿（oxygen plasma) 氧化、氧氣環境氧化、紫外線臭氧處理（UV ozone treatment) 氧化、濕式化學氧化、電化學氧化等方法。 而上述之紫外線臭氧處理（UV ozone treatment)氧化之方 式，係藉由一低壓水銀蒸氣石英燈管發射出波長為254 nm之紫外 光，將大氣中的氧氣轉變臭氧與氧原子，而暴露在此氣氛之金屬 薄膜，將反應生成其金屬氧化物。如： 2Ag(s) + 〇3(g) —Ag2〇(s) + 〇2(g) 應用本發明製成之有機發光元件其基板31可為透明基板，如玻 璃、石英、塑膠等；亦可為不透明基板，如矽晶片、砷化鎵晶片 等。 9 1308846 ；j y 丨L)正替換頁 應用本發明製成之有機發光元件其電極結構中之金屬層 32^可為銀（Ag)、金（Au)、紹（A1)、銅（Cu)、銷⑽、欽⑺曰）、 翻Pt)銀（ir)、鎖（Nl)、鉻（⑺等，或這些材料之堆疊或混合 而應用本發明製成之有機發光元件其有機層33可為單層之 有機層，兼具正負€荷傳輸及發光功能。元件巾之有機層33亦可 為多層結構’例如⑴從電極結構侧依序沈積電_輸層，電子 傳輸層兼發光層’⑵從電極結構側依序沈積電洞傳輸層兼發光 層，電子傳輸層；（3)從電極結構側依序沈積電洞傳輸層，發光 層，電子傳輸層等。以上僅列舉數種可能之#機層堆疊結構，此 外其他各種可能應用於本發明之有機發光元件有機層結構以及 各種相關有機材料可參見各先前文獻與專利。 應用本發明製成之有機發光元件其陰極34可為金屬材料， 如鎂（Mg)、約鋇（Ba)、鐘（u)、鍵（Be)、錯汾）、 銀（Ag)、金（Αιι)等，或這些材料之堆疊或混合組合；陰極亦可為 金=材料與電子注人層搭配，而—般常用之電子注人層材料為驗 金，孤類如鋁與氟化鐘（LiF)、鋁與氧化鐘（Li2〇)、鋁與氯化 鈉等、’或些材料之堆疊或混合組合；陰極亦可為透明導電電 極’透明電極可為氧化銦錫（indium价⑽他，ιτ〇)、氧化姻 鋅（.ndium zinc oxide, ΙΖΟ)、氧化銦（indium oxide)、氧化錫 (tm oxide)、氧，鋅（zinc 〇xide)、氧化紹鋅（alumi_ 以此 oxide，AZO)、氧化碲（teilurium〇xide)或這些透明導電材料 之堆疊或混合組合。 而^發明之另一較佳實施態樣，請參照第四圖，其係本案 較佳貫施例之透明陰極，該透明陰極，可包含一氟化鋰層41 ^， 八厚度係；I於〇. 1〜4奈米之間；一沈積於該氟化链層ο丨上之一鋁 層412，其厚度係介於〇.卜4奈米之間；一沈積於該紹層412上之 銀層42二其厚度係介於5〜40奈米之間；以及一沈積於該銀層42 上之一二氧化碲層43。其中該氟化鋰層4ΐι及該鋁層412之搭配係 10 Γ308846 ^月7 更)正·替換頁 用，電子注人層，用以增進電子自陰極注人其下之有機層。而該 一氧化碲層43則為一高折射係數之透明介電層，該折射係數係介 於2_0〜2. 5之間，且該二氧化碲層43可以熱蒸鍍方式沈積，係可 簡化製作與改善製程相容性，將該二氧化碲層43沈積於氟化鋰層 411/鋁層412/銀層42之上係用以增加整體透明陰極之光穿透 度。換s之，根據本發明所製造之透明陰極，所使用之二氧化碲 層43有相對於傳統的透明介電層較高的折射係數，且其可以熱蒸 鍍方式沈積於活性較低、較穩定的銀層42上’因此該透明陰極具 有較兩的光穿透度而得以應用在自上方表面發光之〇LED結構中。 根據本案另一個實施例態樣，亦請參照第五圖，其係將根 據本發明所製造之透明陰極應用於有機發光元件，其包含一基板 51， 11 又置於遠基板51上之陽極52 ; —設置於該陽極52上之有機 層53; —沈積於該有機層53上之氟化鋰層41ι，其厚度係介於 〇_ 1〜4奈米之間；一沈積於該氟化鋰層411上之鋁層412，其厚度 係介於0· 1〜4奈米之間；一沈積於該鋁層412上之銀層42,其厚度 係介於5〜40奈米之間；以及一沈積於該銀層42上之二氧化碲層 43。其中該氟化鋰層411及該鋁層412之搭配係用作電子注入層， 用以增進電子自陰極注入其下之有機層53。而該二氧化碲層43 則為一高折射係數之透明介電層，該折射係數係介於2.〇~2 5之 間，且該二氧化碲層43可以熱蒸鍍方式沈積，將該二氧化碲層43 沈積於氟化鐘層411 /1呂層412/銀層42之上係用以增加整體透明 陰極之光穿透度。 其中该陽極52可為導電透明金屬氧化物，如氧化銦錫 (indium tin oxide, ITO)、氧化铜鋅（indium zinc oxide, IZO)、 氧化銦（Indium oxide)、氧化錫（tin oxide)、氧化辞（zinc oxide)、氧化鋁辞（aluminum zinc oxide，AZO)等。 其中該陽極52亦可為上述之導電透明金屬氧化物層及其上 堆疊導電高分子層之堆疊或混合組合：而該導電高分子層係為聚 乙烯二氧塞吩/聚苯乙烯石黃酸納（polyethylene dioxythiophene 11

1308846 / polystyrene sulphonate，PEDOT : PSS)、π-共輛分子-4, 4 ' 4" -三偶（3-曱基苯基苯胺）三苯胺 (4, 4’，4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine，m-MTDATA)、聚苯胺（polyaniline, PANI)等 或這些導電高分子層之堆疊或混合組合。 其中該陽極52亦可為導電金屬層及其上堆疊金屬氧化物層 之堆疊或混合組合，其中該導電金屬層係為銀（Ag)、金（Au)、鋁 (A1)、銅（Cu)、钥（Mo)、鈦（Ti)、翻（Pt)、銀（Ir)、鎳（Ni)、鉻 (Cr)等，等或這些材料之堆疊或混合組合：而該金屬氧化物層係 為上述之金屬之氧化物或其任意氧化物之堆疊或混合組合。 上述之金屬氧化物（如AgOx)其厚度介於0.卜50奈米之間， 且製作方法可以包含化學氣相沈積（CVD)、濺鍍沈積（包含反應式 錢鐘沈積（reactive sputter deposition))、熱蒸鍍、電子束蒸 鐘、氧氣電漿（oxygen plasma)氧化、氧氣環境氧化、紫外線臭 氧處理（UV ozone treatment)氧化、濕式化學氧化、電化學氧化 等方法。 其中該陽極52亦可為導電金屬層及其上堆疊導電透明金屬 氧化物層之堆疊或混合組合，其中該導電金屬層係為銀（Ag)、金 (Au)、鋁（A1)、銅（Cu)、錮（Mo)、鈦（Ti)、鉑（Pt)、銥（Ir)、鎳 (Ni)、鉻（Cr)等或這些材料之堆疊或混合組合：該導電透明金屬 氧化物層係為氧化銦錫（indium tin oxide, IT0)、氧化銦鋅 (indium zinc oxide, IZ0)、氧化銦（Indium oxide)、氧化錫（tin oxide)、氧化辞（zinc oxide)、氧化銘鋅（aluminum zinc oxide, AZO)等或這些材料之堆疊或混合組合。 其中該陽極52亦可為導電金屬層及其上堆疊導電高分子 層，其中該導電金屬層係為銀（Ag)、金（Au)、鋁（A1)、銅（Cu)、 _(Mo)、鈦（Ti)、銘（Pt)、銥（Ir)、錄（Ni)、鉻（Cr)等，或這些 材料之堆疊或混合組合：該導電向分子層係為聚乙烤二氧塞吩/ 聚苯乙稀續酸納（polyethylene dioxythiophene / polystyrene 12 1-308846 情-/p

R纪更丨正替換頁 sulphonate，PED0T:PSS)、n-共軛分子-4,4'4〃 -三偶（3-曱 基苯基苯胺）三苯胺 (4, 4? , 4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine，m-MTDATA)、聚苯胺（polyaniline, PANI)等 或這些導電高分子層之堆疊或混合組合。 其中該陽極52亦可為導電金屬層及其上堆疊金屬氧化物 層，再於其上堆疊導電高分子層之堆疊或混合組合：其中該導電 金属層係為銀（Ag)、金（Au)、铭（A1)、銅（Cu)、I目（Mo)、鈦（Ti)、 鉑（Pt)、銥（Ir)、鎳（Ni)、鉻（Cr)等，或這些材料之堆疊或混合 組合；其中該金屬氧化物亦可為上述金屬之氧化物或其任意氧化 物之堆疊或混合組合；該金屬氧化物層亦可為導電透明金屬氧化 物，如氧化銦錫（indium tin oxide, ΙΤ0)、氧化銦鋅（indium zinc oxide，IZO)、氧化銦（Indium oxide)、氧化錫（tin oxide)、氧 化鋅（zinc oxide)、氧化IS鋅（aluminum zinc oxide, AZO)等气 這些材料之堆疊或混合組合；而該導電高分子層係為聚乙歸二t 塞吩/聚苯乙稀續酸納（polyethylene dioxythiophene / polystyrene sulphonate, PEDOT : PSS)、π-共輛分子-4, 4 一 -三偶（3-甲基苯基苯胺）三苯胺 (4, i' , 4"-tris(3-methylphenylphenylamino) PANI)等 triphenylamine，m-MTDATA)、聚苯胺（polyaniline, 或這些導電高分子層之堆疊或混合組合。 此外，該有機層53可為單層之有機層，兼具正負Φ 4 只书何傳於 及發光功能，其亦可為多層堆疊結構，例如（1)從陽極御 積電洞傳輸層，電子傳輸層兼發光層；（2)從陽極側依序、、序此 洞傳輸層兼發光層，電子傳輸層；（3)從陽極侧依序&積電 輸層，發光層，電子傳輸層等。 ^_傳 因此 將根據本發明所製造之透明陰極應用於有_ ^ 件上，可使自上方表面上方表面發光之0LED具有較高的^先元 度，且可簡化製作與改善製程相容性，更可進一步姆报穿遷 進顯示器的 13

1*308846 影像品質與特性，亦可增加電路設計之彈性，以便設計更高功能 (如解析度）及特性之晝素電路。根據本案又一個較佳實施例，其 係製作如下之有機發光元件： 玻璃基板/銀層（80奈米VIT0 (5.8奈米）/a-NPD (50奈 米）/Alq3 (60奈米）/氟化鋰層（0. 5奈米）/鋁層（0. 6奈米）/銀層 (15奈米）/二氧化碲層（40奈米）。其中玻璃基板側之銀層及其上 堆疊之IT0係當作陽極，a-NPD為有機電洞傳輸層，Alq3為有機 電子傳輸層兼綠光發光層，而氟化鋰層（0.5奈米）/鋁層（0.6奈 米）/銀層（15奈米）/二氧化碲層（40奈米）則為透明陰極，由於陽 極係為銀層上堆疊IT0，為一反射陽極，故該有機發光元件僅自 上方透明陰極發光。 該有機發光元件之電特性曲線如第六圖所示。第七圖則為 該有機發光元件實際量測不同角度頻譜，並對峰值作正規化，圖 中可看出該有機發光元件之發光光色角度至60°時仍幾乎無任何 變化，而且發光光色為原Alq3之綠色。 在對該有機發光元件進行元件測試時，發現極薄之IT0層由 於具有很低之側向（lateral)導電性，因此該IT0即使是全面沈 積，不加以圖案化，亦不致導致相鄰兩有機發光元件之導通或串 音現象（crosstalk)。此種結構若使用於主動矩陣0LED時，可省 去對該IT0層之圖案化步驟，因此該IT0注入層可搭配任意金屬層 使用，不需考慮製程之相容性等。 根據本案另一個較佳實施例，其係製作如下之有機發光元 件·· 玻璃基板/鋁層（150奈米）/IT0 (30奈米）/PED0T:PSS (25 奈米）/a-NPD (30奈米）/Alq3 (70奈米）/氟化鋰層（0· 5奈米）/鋁 層（0_6奈米）/銀層（15奈米）/二氧化碲層（32奈米）。其中玻璃基 板側之鋁層及其上堆疊之IT0及導電高分子PEDOT : PSS係當作陽 極，a-NPD為有機電洞傳輸層，Alq3為有機電子傳輸層兼綠光發 光層，而氟化鋰層（0.5奈米）/鋁層（0.6奈米）/銀層（15奈米）/二 14 1*308846 ffn明/^叙更)正替換頁 氧化碲層（32奈米）則為透明 陰極，由於陽極係為銘層上堆疊 IT0，爲 *— c A* &射陽極，故該有機發光元件僅自上方透明陰極發光。 此該有機發光元件之電特性曲線如第八圖所示。 根據本案再一個較佳實施例，其係製作如下之有機發光元 件： 玻璃基板/銀層（150奈米）/PED0T: PSS (20奈米）/a-NPD (30 I # )/Alq3 (7〇奈米）/氟化經層（0. 5奈米）/銘層（0. 6奈米）/銀 層（15奈米）/二氧化碲層（32奈米）。其中玻璃基板側之銀層及其 上堆疊導電高分子PEDOT : PSS係當作陽極，a-NPD為有機電洞傳 輸層’ Alq3為有機電子傳輸層兼綠光發光層，而氟化鋰層（0.5 奈米）/i呂層（〇. 6奈米）/銀層（15奈米）/二氧化碲層（32奈米）則為 透明陰極’由於陽極係為銀層上堆疊IT0，為一反射陽極，故該 有機發光元件僅自上方透明陰極發光。此該有機發光元件之電特 性曲線如第九圖所示。 此外，藉由以下之另一實施例，顯現出本案之陽極結構中 氧化銀對於電洞注入特性之改善： 元件一：玻璃基板/Ag(80nm)/m-MTDATA(30nm)/a--NPD(20 nm)/Alq3(50 nm) /LiF(0.5 nm)/Al (1 nm)/Ag (20 nm)/Te〇2 (40 nm) 元件二：玻璃基板/Ag(80 nm)/AgOx/m-MTDATA(30 nm)/a-NPD(20 nm) /Alq3(50 nm)/LiF(0. 5 nm) /A1 (1 nm)/Ag (20 nm) /Te〇2 (40 nm) 二個元件皆以玻璃基板侧之Ag係當作電極結構之金屬層， 而元件一與元件二在結構上只有AgOx層存在與否的差別，元件二 中之AgOx層為Ag陽極經由1分鐘紫外線臭氧處理氧化而得，元件 一則未經此紫外線臭氧處理。其他有機材料層如m-MTDATA與 a-NPD為有機電洞傳輸層，Alq3為有機電子傳輸層兼綠光發光 層，在二元件中排列順序及厚度皆相同。而L i F (0 · 5 nm) / A1 (1 nm) / Ag (20 nm)/Te〇2 (40 nm)則為元件之透明陰極。由於電 15 Γ308846 frp ㈣喊:;力玉替換頁 ........... “ 一一_一·.--................ 極結構之金屬層為厚Ag膜，為一反射層，故此二元件僅自上方透 明陰極發光。此二元件的電特性比較圖如第十圖所示，元件二在 相同外加電壓下之電流較元件一明顯增加，代表AgOx層能夠增加 電洞注入元件之效率。此二元件的發光效率比較圖如第十一圖所 示，元件二之發光效率在相同注入電流密度之下較元件一明顯增 加，代表具有AgOx電洞注入層之元件具有較高的發光效率。 更進一步，藉由本案之再一實施例，證實在不同電極結構 之金屬層元件中，氧化銀層對於電洞注入特性之改善： 元件一：矽基板/AK100 nm)/m-MTDATA(30 nm)/a-NPD(20 nm)/Alq3(50 nm) /LiF(0.5 nm)/Al (1 nm)/Ag (20 nm)/Te〇2 (40 nm) 元件二：石夕基板/Al(100 nm)/AgOx/m-MTDATA(30 nm)/a-NPD(20 nm) /Alq3(50 nm)/LiF(0. 5 nm) /A1 (1 nm)/Ag (20 nm) /Te02 (40 nm) 二個元件皆以玻璃基板側之A1係當作電極結構之金屬層， 而元件一與元件二在結構上只有AgOx層存在與否的差別，元件二 中之AgOx層為5 nm Ag薄膜經由1分鐘紫外線臭氧處理氧化而得， 元件一則不具有此AgOx層且亦未經此紫外線臭氧處理。其他有機 材料層如m-MTDATA與a-NPD為有機電洞傳輸層，Alq3為有機電子 傳輸層兼綠光發光層，在二元件中排列順序及厚度皆相同。而 LiF(0.5 nm) /Al (1 rnn) / Ag (20 nm)/Te02 (40 nm)則為元件 之透明陰極。由於電極結構之金屬層為厚A1膜，為一反射層，故 此二元件僅自上方透明陰極發光。此二元件的電特性比較圖如第 十二圖所示，元件二在相同外加電壓下之電流較元件一明顯增 加，代表AgOx層能夠增加電洞注入元件之效率。 綜上所述，本案提供一種具有較高的光穿透度、導電性較 佳、製作上相對簡單且相容性更高的透明陰極。藉此解決傳統薄 金屬法中折射係數高的透明介電層無法以熱蒸鍍沈積的問題，也 無使用高活性金屬的缺失。將該透明陰極應用在有機方光元件 16 D08-846 恢丨口 h

X ι- ί V 中’可製造出自上方表面發光之有機發光元件，且較傳 表面發光之有機發光元件具有更佳的影像品質與特性，並呈 大彈性之晝素電路設計。本案亦提供_種具有費米能階位置與乂 OLED電洞傳輸材料之能階相匹配之陽極結構。故使用該陽極^ 構’在相同之操作電壓下，元件亮度及注人電流會大幅厂 時兀件也具有較高的發光效率，改善上發射型有機發光 電特性，進而擴大元件之可應用範圍。縱使本發明已由 施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修貫 飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。 【圖式簡單說明】 第一圖：為一習知之下發射型有機發光元件之結構。 第fa)圖ϋ常用之電洞傳輸層之材料α_Νρ〇、τρ〇 子傳輸層及綠光螢光發光層之材料Alq3。 興也 第二帽：為-般常用之電洞注人層之材料導電 PEDOT ： PSS ' m-MTDATA ° ϊίΓ。為本案—較佳實施例，其係根據本案所製造之-有機發 Πϊ:為為例，其係根據本案所製造之透明陰極。 明』之有=光：㈣^ =圖:為根據本案又一較佳實施例之有機發光元件之電特性曲 際圖量1 根據本案又—較佳實施例之有機發光元件不 之頻谱圖，其已對峰值作正規化。 線:圖:為根據本案另一較佳實施例之有機發光元件之電特性曲 ΐΐ圖：為根據本案再—較佳實施例之有機發光元件之電特性曲 17 終(更浪替換頁 1308*846 第十圖：為根據本案以銀為電極結構之金屬層，不具有 t具有Ag0x層(·)之有機發光元件電壓對電流特性比較圖。 一Γ :為根據本案以銀為電極結構之金屬層，不具有Ag〇X U曰圖AgGX層（φ)之有機發光元件發纽率對電流特性 根據本案以銘為電極結構之金屬層，不具有 性比較圖。曰及具有Ag0x層（φ)之有機發光元件電壓對電流特 【主要元件符號說明】 11 :陽極 12 電洞注入層 14 發光層 16 電子注入層 31 基板 33 有機層 321 :金屬層 411 •氣化層 42 銀層 51 基板 53 有機層 13:電洞傳輸層 15:電子傳輪層 17 :陰極 32 :電極結構 34 :陰極結構 322 :氧化銀層 412 :鋁層 43 .二氧化碲層 52 :陽極 18

Claims (1)

1. B08846 陪把i:.m〔更证替換頁 、申請專利範圍： 種有機發光元件，其包含： —基板； —電極結構’其係設置於該基板上； 一有機層’其係設置於該電極結構上；以及 二透明電極結構，其至少包含—高折射係數之透 係藉由熱蒸鍍沈積於該有機層上。 電s ’其 ^如申請專利範圍第丨項之有機發光元件，其中該電極結構為陽 HI請專利範圍第1項之有機發光元件，其中該透明電極結構 匕3 —薄金屬層位於該高折射係數之透明介電層之下方·、α H申請專利範圍第3項之有機發光Μ，其中“金屬層係為 1)、銀（Ag)、鉻（Cr)、鉬（Mo)或這些金屬之堆疊或混合組入’、。 ^如申請專利範圍第3項之有機發光元件，其中該薄金 σ 度係介於5〜40奈米之間。 6.如申請專利範圍第3項之有機發光元件，其中該透明電極結構 更包含一電子注入層位於該薄金屬層之下方。 7·如申叫專利範圍第6項之有機發光元件，其中該電子注入層係 包含一鋁層。 ” 8. 如申請專利範圍第7項之有機發光元件，其中該鋁層之厚度係 介於0. 1〜4奈米之間。 义 9. 如申請專利範圍第7項之有機發光元件，其中該電子注入層更 包含一驗金族鹽層位於該鋁層之上方或下方。 如申請專利範圍第9項之有機發光元件，其中該鹼金族鹽層之 厚度係介於0. 1〜4奈米之間。 11. 如申請專利範圍第9項之有機發光元件，其中該鹼金族鹽層係 沈積於該有機層上。 12. 如申請專利範圍第9項之有機發光元件，其中該鹼金族鹽層係 為氟化鐘（LiF)、氧化鋰（Li2〇)、氣化鈉（NaCl)等材料之堆疊或 'ή - ⑺年㈣q雜 · ‘.一一~一一一... „.一·一. -現合組合層。 13.如申請專利範圍第丨項之有機發光元件，其中該高折射係數之 透明介電層之折射係數係在可見光波長範圍内，該折射係數 於 2.0。 ” 14·如申请專利範圍第1項之有機發光元件，其中該高折射係數之 透明介電層係包含一氧化碲層（Te〇x)。 15. 如申請專利範圍第1項之有機發光元件，其中該電極結構包含 一導電層。 16. 如申請專利範圍第15項之有機發光元件，其中該導電層包含 —金屬氧化物層。 17. 如申请專利範圍第16項之有機發光元件，其中該導電層更包 3 —導電咼分子層，該導電高分子層係生成於金屬氧化物層上。 18. 、如申請專利範圍第16項之有機發光元件，其中該金屬氧化物 係為氧化銦錫（indium tin oxide, IT0)、氧化銦鋅（indium zinc oxide, IZO)、氧化銦（Indium oxide)、氧化錫（tin oxide)、氧 化鋅（zinc oxide)、氧化鋁鋅（aluminum zinc oxide，AZO)、 氧化碲（tellurium oxide)等導電透明金屬氧化物或這些材料之 堆疊或混合組合。 19. 如申請專利範圍第17項之有機發光元件，其中該導電高分子 層係為聚乙烯二氧塞吩/聚苯乙烯磺酸納（p〇1yethylene dioxythiophene / polystyrene sulphonate, PEDOT ： PSS) ' n-共軛分子-4,4/，4〃 -三偶（3-甲基苯基苯胺）三苯胺 (4,4 ,4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine，m-MTDATA)、聚苯胺（p〇lyaniiine，PANI)等 或這些導電高分子層之堆疊或混合組合。 20. 如申請專利範圍第15項之有機發光元件，其中該導電層包含 一金屬層。 21. 如申请專利範圍第20項之有機發光元件，其中該導電層更包 含一金屬氧化物層’該金屬氧化物層係生成於金屬層上。 20 1308846 y日終(更:$替換頁| 22. 如申請專利範圍第21項之有機發光元件，其中該導電層更包 含一導電高分子層，該導電高分子層係生成於金屬氧化物層上。 23. 如申請專利範圍第20項之有機發光元件，其中該導電層更包 含一導電高分子層，該導電高分子層係生成於金屬層上。 24. 如申請專利範圍第20項之有機發光元件，其中該金屬層係為 (Ag)、金（Au)、銘（A1)、銅（Cu)、鉬（Mo)、鈦（Ti)』、翻（Pt)、銀 (Ir)、鎳（Ni)、鉻（Cr)或這些金屬之堆疊或混合組合。 25. 如申請專利範圍第21項之有機發光元件，其中該金屬氧化物 係為氧化銦錫（indium tin oxide, IT0)、氧化銦鋅（indium zinc oxide, IZO)、氧化銦（Indium oxide)、氧化錫（tin oxide)、氧 4匕I辛（zinc oxide)、氧4匕I呂辞（aluminum zinc oxide, AZO)、 氧化蹄（tellurium oxide)等導電透明金屬氧化物或這些材料之 堆疊或混合組合。 26. 如申請專利範圍第21項之有機發光元件，其中該金屬氧化層 係藉由該金屬層表面氧化而生成。 27. 如申請專利範圍第21項之有機發光元件，其中該金屬氧化層 係為氧化銀（AgOx)。 28. 如申請專利範圍第22項之有機發光元件，其中該導電高分子 層係為聚乙稀二氧塞吩/聚苯乙稀石黃酸納（polyethylene dioxythiophene / polystyrene sulphonate, PEDOT : PSS) 、 π-共軛分子-4,4>，4〃 -三偶（3-甲基苯基苯胺）三苯胺 (4, 4' , 4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine，m-MTDATA)、聚苯胺（polyaniline, PANI)等 或這些導電高分子層之堆疊或混合組合。 29. 如申請專利範圍第23項之有機發光元件，其中該導電高分子 層係為聚乙烯二氧塞吩/聚苯乙稀磺酸納（polyethylene dioxythiophene / polystyrene sulphonate, PEDOT : PSS) 、 π-共扼分子_4,4 ，4〃 -三偶（3 -曱基苯基苯胺）三苯胺 (4, 4' , 4"-tris(3-methylphenylphenylamino) 21 1308846 广件輯伐:王替換頁j triphenylamine ,m-MTDATA)、聚苯胺（polyaniline, PANI)等 或這些導電高分子層之堆疊或混合組合。 30. —種有機發光元件，其包含： 一基板； 一第一電極結構，係設置於該基板上，其中該電極結構至少 包含一金屬層與一氧化銀層，且該氧化銀層位於該金屬層之上； 一有機層’其係設置於該電極結構上；以及 一第二電極結構，其係設置於該有機層上。 31. 如申請專利範圍第30項之有機發光元件，其中該金屬層係為 銀（Ag)、金（Au)、铭（A1)、銅（Cu)、錮（Mo)、鈦（Ti)、翻（Pt)、 銥（Ir)、鎳（Ni)、鉻（Cr)等，或這些材料之堆疊或混合組合。 32. 如申請專利範圍第30項之有機發光元件，其中該氧化銀（AgOx) 層為不透明。 33. 如申請專利範圍第30項之有機發光元件，其中該氧化銀層之 厚度係介於0.1 nm至50 nm之間。 34. 如申請專利範圍第30項之有機發光元件，其中該氧化銀層之 製作方式係擇自化學氣相沈積（CVD)、濺鍍沈積（包含反應式濺鍍 沈積（reactive sputter deposition))、熱蒸鐘、電子束蒸鍵、 氧氣電漿（oxygen plasma)氧化、氧氣環境氧化、紫外線臭氧處 理（UV ozone treatment)氧化、濕式化學氧化或電化學氧化等方 法。 35. 如申請專利範圍第30項之有機發光元件，其中該第二電極結 構係為鎮（Mg)、#5(Ca)、銘（A1)、鋇（Ba)、鐘（Li)、鈹（Be)、#思 (Sr)、銀（Ag)、金（Au)等，或這些金屬材料之堆疊或混合組合。 36. 如申請專利範圍第30項之有機發光元件，其中該第二電極結 構係為氧化銦錫（indium tin oxide, IT0)、氧化銦鋅（indium zinc oxide, IZO)、氧4匕名因（Indium oxide)、氧4匕錫（tin oxide)、 氧4匕在辛（zinc oxide)、氧4匕#呂4辛（aluminum zinc oxide, AZO)、 氧化碌（te 11 ur ium oxi de)等或這些透明導電材料之堆疊或混合 22 1308846 ί更〉正替換i 組合 =·如申凊專利範圍第3。項之有機發光元件，其中該第二電極处 構係包含一電子注入層。 、σ 38.如申請專利範圍第37項之有機發光元件，其中該電子注 係包含一鋁層。 /層 39如申请專利範圍第38項之有機發光元件，其中該電子注入声 更匕含—驗金族鹽層位於該銘層之上方或下方。 曰 申請專利範圍第39項之有機發光元件，其中該鹼 係沈積於該有機層上。 H申請專利範圍第39項之有機發光元件，其中該驗金族鹽声 或混i^UF)、氧化鋰_、氯化峨⑴_之堆疊 42.—種有機發光元件，其包含： —基板； 一金屬層，係設置於該基板上； …ΐ化銀層，係設置於該金屬層上’其中該氧化銀層係藉由 該金屬層表面氧化而生成； 屬诉错宙 一有機層，其係設置於該氧化銀層上；以及 一透明電極結構，其係設置於該有機層上。 請專利範圍第42項之有機發光元件，其中該金屬層係為 Sr為=範圍第42項之有機發光元件，其中該氧化銀崎 化、紫外線臭氧處理OJV QZQne t t 氧 或電化學氧化等方法。 reatme⑷乳化、濕式化學氧化 23 1308846 ί朽年Μ ；7瞻？)正替換頁 一 L—一.....、'—,....…， ...—一 47. 如申請專利範圍第42項之有機發光元件，其中該電極結構係 為鎂（Mg)、鈣（Ca)、鋁（A1)、鋇（Ba)、鋰（Li)、鈹（Be)、銷（Sr)、 銀（Ag)、金（Au)等，或這些金屬材料之堆疊或混合組合。 48. 如申請專利範圍第42項之有機發光元件，其中該透明電極結 構係為氧化銦錫（indium tin oxide, ITO)、氧化銦鋅（indium zinc oxide, IZO)、氧化銦（Indium oxide)、氧化錫（tin oxide)、 氧化辞（zinc oxide)、氧化鋁鋅（aluminum zinc oxide，AZO)、 氧化碲（tellurium oxide)或這些透明導電材料之堆疊或混合組 合。 49. 如申凊專利範圍第42項之有機發光元件’其中該電極結構係 包含一電子注入層。 ' 50. 如申請專利範圍第49項之有機發光元件，其中該電子注入層 係包含一紹層。 51_如申請專利範圍第50項之有機發光元件，其中該電子注入層 更包含一驗金族鹽層。 52. 如申請專利範圍第51項之有機發光元件，其中該鹼金族鹽層 係沈積於該有機層上。 1曰 53. 如申請專利範圍第51項之有機發光元件’其中該鹼金族鹽層 係為氟化鋰（LiF)、氧化鋰（LhO)、氯化鈉（NaCl)等材料之堆疊 或)¾合組合層。 24

   1308846 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（三）圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 31 :基板 32 :陽極 321 :金屬層 322 :氧化銀層 33 :有機層 34 :陰極結構 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 4