TWI575795B - 藍光發光元件及發光元件 - Google Patents

Description

藍光發光元件及發光元件

本發明係關於一種藍光發光元件及發光元件，詳而言之，係關於一種不包含藍色發光材料之藍光發光元件及發光元件。

有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode；OLED)除了輕薄、可撓與低眩光的優勢外，更擁有高演色性與全頻譜的特殊性能，相當符合目前照明產品的需求，使其成為下一代照明技術的矚目焦點。

近幾年，OLED之R、G、B發光材料的效率及壽命有明顯的進步，其中，綠色磷光材料的效率早已突破100lm/W，壽命表現也是各色光之冠，可達數十萬小時，惟白光OLED元件中最關鍵的藍色發光材料則相對落後。

目前藍色磷光材料效率雖然已可做到20.4cd/A，但其壽命僅有數百小時。目前多數的文獻是以磷光材料雙(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲醯合銥(FIrpic)為主要的藍色磷光材料，FIrpic的效率高但壽命不佳，因此全磷光的白光OLED元件雖然效率高，卻因為壽命短而無法應用於照 明。另外，效率較差之藍色螢光材料，其效率僅10.2cd/A，但壽命可達3萬小時，因此暫時為業界所採用，一般被稱為Hybrid式的白光OLED元件。

因此，如何不使用藍色發光材料(藍色磷光或藍色螢光材料)而發展出高效率白光OLED元件，為目前市場上的關鍵議題。

一種藍光發光元件，包括：一電極層；一第一金屬層；一第二金屬層，係形成於該電極層與該第一金屬層之間；以及一有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該有機材料層包括一藍位移發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波峰範圍為490nm~550nm。

一種發光元件，包括：一電極層；一第一金屬層；一第二金屬層，係形成於該電極層與該第一金屬層之間；以及一有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該有機材料層包括一藍位移發光層及一綠色發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層與該第二金屬層之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為490nm~550nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm，且該第二發光頻譜的波峰範圍小於該第一發光頻譜的波峰範圍，其中，該有機材料層還包括一摻雜材料，係摻雜於該藍位移發光層或該綠色發光層中。

一種發光元件，包括：一電極層；一第一金屬層；一第二金屬層，係形成於該電極層與該第一金屬層之間；以及一有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該有機材料層包括一藍位移發光層及一綠色發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層與該第二金屬層之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為490nm~550nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm，且該第二發光頻譜的波峰範圍小於該第一發光頻譜的波峰範圍，該發光元件還包括一摻雜有一摻雜材料之發光層，其係形成於該電極層之外側，使該電極層夾置於該發光層與該有機材料層之間。

一種發光元件，包括：一電極層；一第一金屬層；一第二金屬層，係形成於該電極層與該第一金屬層之間，該第二金屬層包括一金屬部及一開口部；以及一有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該有機材料層包括一藍位移發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層與該金屬部之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為490nm~550nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm，且該第二發光頻譜的波峰範圍小於該第一發光頻譜的波峰範圍，其中，該藍位移發光層摻雜有一摻雜材料。

一種發光元件，包括：一電極層；一第一金屬層；一 第二金屬層，係形成於該電極層與該第一金屬層之間，該第二金屬層包括一金屬部及一開口部；以及一有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該有機材料層包括一藍位移發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層與該金屬部之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為490nm~550nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm，其中，且該第二發光頻譜的波峰範圍小於該第一發光頻譜的波峰範圍，該發光元件還包括一摻雜有一摻雜材料之發光層，係形成於該電極層之外側，使該電極層夾置於該發光層與該有機材料層之間。

一種發光元件，包括：一第一電極層；一第二電極層；一載子產生層，係形成於該第一電極層與該第二電極層之間；一第一金屬層，係形成於該載子產生層之中；一第二金屬層，係形成於該第一電極層與該載子產生層之間；一第一有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該第一有機材料層包括一藍位移發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層與該第二金屬層之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為490nm~550nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm，且該第二發光頻譜的波峰範圍小於該第一發光頻譜的波峰範圍；以及一第二有機材料層，係形成於該載子產生層與該第二電極層之間，其中，該第二有機材料層還包括一摻雜 有一第一摻雜材料及一第二摻雜材料之發光層。

一種發光元件，包括：一電極層；一第一金屬層；一載子產生層，係形成於該電極層與該第一金屬層之間；一第二金屬層，係形成於該載子產生層之中；一第一有機材料層，係形成於該電極層與該載子產生層之間，以及一第二有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該第二有機材料層包括一藍位移發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層與該第二金屬層之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為490nm~550nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm，且該第二發光頻譜的波峰範圍小於該第一發光頻譜的波峰範圍。

1‧‧‧基板

2‧‧‧電極層

21‧‧‧第一電極層

22‧‧‧第二電極層

3‧‧‧第二金屬層

31‧‧‧金屬部

32‧‧‧開口部

33‧‧‧高階梯部

34‧‧‧低階梯部

4‧‧‧有機材料層

40、40a、410、420’‧‧‧藍位移發光層

40b、410a‧‧‧綠色發光層

40’、410’、410b、420‧‧‧發光層

41‧‧‧第一有機材料層

411、422、43‧‧‧電洞注入/傳輸層

412、421、44‧‧‧電子注入/傳輸層

42‧‧‧第二有機材料層

5‧‧‧第一金屬層

51‧‧‧金屬層

6‧‧‧導電層

7‧‧‧載子產生層

D₁、D₂‧‧‧厚度

D₃‧‧‧距離

第1A圖係本發明之第一實施例之結構示意圖。

第1B圖係本發明之第一實施例之一實施型態之結構示意圖。

第2圖係本發明之第二實施例之結構示意圖。

第3圖係本發明之第三實施例之結構示意圖。

第4圖係本發明之第四實施例之結構示意圖。

第5圖係本發明之第五實施例之結構示意圖。

第6圖係本發明之第六實施例之結構示意圖。

第7圖係本發明之第七實施例之結構示意圖。

第8圖係本發明之第八實施例之結構示意圖。

第9圖係本發明之第九實施例之結構示意圖。

第10圖係本發明之第十實施例之結構示意圖。

第11圖係本發明之第十一實施例之結構示意圖。

第12圖係本發明之第十二實施例之結構示意圖。

第13圖係本發明之第十三實施例之結構示意圖。

第14圖係本發明之表面電漿耦合電場分佈圖示意圖。

第15和16圖係本發明之模擬計算表面電漿耦合之反射率與波長關係結果。

第17圖係本發明之波長位移示意圖。

第18圖係本發明之白光頻譜示意圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此項技藝之人士可由本文所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

根據第1A圖說明本發明之第一實施例，本發明之藍光發光元件包括依序堆疊之電極層2、第二金屬層3、包含藍位移發光層40的有機材料層4、及第一金屬層5。於本實施例中，基板1設置於電極層2的外側，惟並不以此為限，其亦可設置於第一金屬層5的外側，且基板1可例如 透明基板。

電極層2與第一金屬層5其中一者為陽極、另一者為陰極。電極層2為透明電極，例如金屬氧化物透明導電材料(如ITO、IZO等)，第一金屬層5為反射電極，其厚度一般大於20nm，其中所述金屬可為金、銀、鋁、鉑、鈀、鋅、鎳、銅、鉬、鉻等或前述任意組合的合金。

第二金屬層3形成於電極層2與第一金屬層5之間。第二金屬層3可包括金屬層、奈米金屬線層、高低階梯狀金屬層或其組合，其中，金屬可為金、銀、鋁、鉑、鈀、鋅、鎳、銅、鉬、鉻等或前述任意組合的合金。第二金屬層3的厚度D₂範圍約在5~20nm之間。

有機材料層4形成於第二金屬層3和第一金屬層5之間，包括一藍位移發光層40，其中，該藍位移發光層40之第一發光頻譜的波峰範圍為490~550nm。另外，有機材料層4中於藍位移發光層40靠近陽極的一側包括電洞注入層(hole injection layer；HIL)(未繪示)和電洞傳輸層(hole transporting layer；HTL)(未繪示)，靠近陰極的一側包括電子傳輸層(Electron transporting layer；ETL)(未繪示)和電子注入層(electron injection layer；EIL)(未繪示)，其中，電洞注入層可為HAT-CN，這樣的設計可協助陽極電洞的注入，藍位移發光層40可為磷光或螢光材料。

於第1A圖所示之第一實施例中，藍光發光元件可發出藍光，此是由於當有機材料層4具有一厚度D₁時，第一金屬層5和第二金屬層3之表面電漿(surface plasmon)耦 合，導致有機材料層4產生發光增益(light enhancement)和波長位移(wavelength shift)現象，使得原本發出綠光或藍綠光的藍位移發光層40，能藉由內部的表面電漿耦合而發出藍位移之後的藍光，換言之，藍位移發光層40之一第一發光頻譜的波峰藉由第一金屬層5與第二金屬層3之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，其中，該第一發光頻譜的波峰範圍為490nm~550nm，該第二發光頻譜的波峰小於該第一發光頻譜的波峰，即小於510nm，藉此發出藍光。此外，若第一金屬層5和第二金屬層3的厚度D₂相同(例如皆約20nm)，則有機材料層4中的藍位移發光層40至第二金屬層3的距離D₃與第一金屬層5與第二金屬層3間的距離(即有機材料層4的厚度D₁)之比值約為0.5，使有機材料層4產生較佳的發光增益與波長位移現象；若第一金屬層5和第二金屬層3的厚度D₂不相同(例如第一金屬層5約100nm，而第二金屬層3約20nm)，則有機材料層4中的藍位移發光層40至第二金屬層3的距離D₃與第一金屬層5與第二金屬層3間的距離(即有機材料層4的厚度D₁)之比值約大於0.5，使有機材料層4產生較佳的發光增益與波長位移現象。另外，如第1B圖所示，第一金屬層5亦可為一多層結構，該多層結構中靠近該有機材料層4之一金屬層51的材料與第二金屬層3的材料相同，例如皆為銀。

接著，參閱第2圖說明本發明之第二實施例，與第一實施例的差異在於，第二金屬層3包括一金屬部31和一開 口部32，如第2圖所示，第二金屬層為可為網格狀金屬層或光柵狀金屬層，利用熱蒸鍍、電子束蒸鍍、濺鍍蒸鍍成膜並進行微影蝕刻可形成網格狀金屬層或光柵狀金屬層，另外，第二金屬層3還可為奈米線所組成之金屬層。第二金屬層3的材料可為鋁、金、銀、鉻等高導電且高穿透之金屬、或複合材料如鉬/鋁/鉬合金，網格狀金屬層的結構可為垂直網格、正六邊形網格或是其他圖形。

於第2圖所示之第二實施例中，藍光發光元件可發出藍光和綠光(或藍綠光)。藍位移發光層40之一第一發光頻譜的波峰藉由第一金屬層5與金屬部31之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，而第一發光頻譜的波峰係不會藉由第一金屬層5和開口部32而改變。詳言之，對應網格狀金屬層的開口部32的有機材料層4所發出的光為未藍位移之增益後的綠光；而對應網格狀金屬層的金屬部31的有機材料層4所發出的光為位移後的藍光，且開口率(亦即(有機材料層4的發光面積-第二金屬層3的面積)/有機材料層4的發光面積)越大，藍位移後的藍光強度越弱，色溫越低；反之，開口率越小，藍位移後的藍光強度越強，色溫越高，亦即金屬部31的面積越大，發出藍光的發光面積越大。

接著，參閱第3圖說明本發明之第三實施例，與第一實施例的差異在於，第二金屬層3為高低階梯狀金屬層。於第3圖所示之第三實施例中，藍光發光元件可發出深藍光和淺藍光，詳言之，對應第二金屬層3的高階梯部33 的有機材料層4所發出的光為較深的藍色(dark blue)；對應第二金屬層3的低階梯部34的有機材料層4所發出的光為較淺的藍色(light blue)，另外，較淺的藍光或可視為藍綠光。高階梯部33厚度約為5~20nm，低階梯部34厚度約為5~10nm，且高階梯部33厚度大於低階梯部34厚度。

另外，如第4圖所示之第四實施例，有機材料層4與第二金屬層3之間還可包括至少一導電層6，第二金屬層3包括金屬部31及開口部32，導電層6為圖案化透明導電層。於第4圖所示之結構中，電極層2為陽極，第一金屬層5為陰極，有機材料層4還包括形成於藍位移發光層40與第二金屬層3之間的一電洞注入/傳輸層43，及形成於藍位移發光層40與第一金屬層5之間的一電子注入/傳輸層44。

接著參閱第5圖所示之第五實施例。於本實施例中，第二金屬層3包括金屬層、奈米金屬線層、高低階梯狀金屬層或其組合，有機材料層4包括藍位移發光層40a、綠色發光層40b和摻雜材料，且該摻雜材料可存在於藍位移發光層40a或綠色發光層40b任意一者或二者中。該綠色發光層40b的發光頻譜的波峰範圍在500~570nm之間，摻雜材料係例如綠色、紅色、藍綠色或黃色摻雜材料等。

於第5圖所示之第五實施例中，有機材料層4的藍位移發光層40a藉由第一金屬層5和第二金屬層3之間的表面電漿耦合而發出位移後的藍光，綠色發光層40b藉由第一金屬層5和第二金屬層3發出增益後的綠光，而摻雜材 料(例如紅色)發出紅光，則第五實施例之發光元件係發出白光。此外，可依白光需求選擇該摻雜材料。

接著參閱第6圖所示之第六實施例，其與第5圖所示之發光元件的差異在於，藍位移發光層40a或綠色發光層40b皆不摻雜該摻雜材料，發光元件包括形成於電極層2和基板1外側的發光層40’，發光層40’摻雜有紅色、藍綠色或黃色等摻雜材料，發光層40’亦可為螢光粉結合軟性聚二甲基矽氧烷(PDMS)。第六實施例的發光元件係發出白光。

接著參閱第7圖所示之第七實施例。於本實施例中，第二金屬層3包括一金屬部31及一開口部32，有機材料層4包括藍位移發光層40，且藍位移發光層40中摻雜有摻雜材料，例如紅色、藍綠色或黃色等摻雜材料。於第7圖所示之第七實施例中，對應第二金屬層3的金屬部31之有機材料層4發出位移後的藍光，而對應第二金屬層3的開口部32之有機材料層4發出增益後的綠光，且有機材料層4中的摻雜材料(例如紅色)可透過開口部32直接穿越，最後與位移後藍光混合形成白光。此外，可依白光需求選擇該摻雜材料。

接著參閱第8圖所示之第八實施例，其與第七實施例之差異在於，該摻雜材料係包含於形成於電極層2和基板1外側的發光層40’。第八實施例之發光元件係發出白光。

另外，於第七和八實施例中，電極層1和第一金屬層 5其中一者為陽極而另一者為陰極。

根據第9圖說明本發明之第九實施例，本發明之發光元件包括依序堆疊之第一電極層21、第二金屬層3、含有藍位移發光層410的第一有機材料層41、含有第一金屬層5的載子產生層7、含有發光層420的第二有機材料層42、及第二電極層22。

於本實施例中，基板1設置於第一電極層21的外側，惟並不以此為限，其亦可設置於第二電極層22的外側，且基板1可例如透明基板。第一電極層21和第二電極層22其中一者為陽極，另一者為陰極，該陽極與該陰極中任一者或兩者皆為透明電極。

載子產生層7形成於第一電極層21和第二電極層22之間，載子產生層7可為金屬(如鋁)或者摻雜不同濃度或比例材料的金屬(如鋁)，因而可視為包括第一金屬層5。第二金屬層3形成於第一電極層21與載子產生層7之間，於本實施例中。第二金屬層3包括金屬層、奈米金屬線層、高低階梯狀金屬層或其組合。

第一有機材料層41形成於第一金屬層5和第二金屬層3之間，包括藍位移發光層410，藍位移發光層410之一第一發光頻譜的波峰藉由第一金屬層5與第二金屬層3之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為490nm~550nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm。第二有機材料層42形成於載子產生層7與第二電極層22之間，包括摻雜有第一摻雜材料和第二摻 雜材料之發光層420，其中，該第一摻雜材料可為波峰範圍在500~570nm之間的綠色發光材料，該第二有摻雜材料可包括例如紅色、藍綠色或黃色等摻雜材料。藉由第一金屬層5和第二金屬層3的表面電漿子耦合，第九實施例中的發光元件係發出白光。

接著參閱第10圖所示之第十實施例。於本實施例中，第二金屬層3為包括一金屬部31及一開口部32，第二金屬層3包括光柵狀金屬層、網格狀金屬層、或奈米線所組成的網格狀金屬層，以上第二金屬層3包括一金屬部31及一開口部32。藍位移發光層410之第一發光頻譜的波峰藉由第一金屬層5與金屬部31之間的表面電漿耦合而位移至第二發光頻譜的波峰，而第一金屬層5和開口部32之間不存在表面電漿耦合故第一發光頻譜的波峰不會改變。第二有機材料層42包括一摻雜有一摻雜材料之發光層420，該摻雜材料例如紅色、藍綠色或黃色等摻雜材料。藉此，第十實施例中的發光元件係發出白光。

根據第11圖說明本發明之第十一實施例，本實施例的發光元件包括依序堆疊之電極層2、含有發光層410’的第一有機材料層41、含有第二金屬層3的載子產生層7、含有藍位移發光層420’的第二有機材料層42、及第一金屬層5。於本實施例中，基板1設置於電極層2的外側，惟並不以此為限，其亦可設置於第一金屬層5的外側，且基板1可例如透明基板。

於本實施例中，電極層2為陽極，第一金屬層5為陰 極。載子產生層7形成於電極層2和第一金屬層5之間，載子產生層7可為金屬(如鋁)或者摻雜不同濃度或比例材料的金屬(如鋁)，而可視為包括第二金屬層3。於本實施例中，第二金屬層3包括金屬層、奈米金屬線層、高低階梯狀金屬層或其組合。

第一有機材料層41形成於載子產生層7與電極層2之間，包括摻雜有第一摻雜材料和第二摻雜材料之發光層410’，其中，第一摻雜材料可為綠色摻雜材料，第二摻雜材料例如紅色、藍綠色或黃色等摻雜材料。第二有機材料層42形成於第一金屬層5和第二金屬層3之間，包括藍位移發光層420’，藍位移發光層420’之一第一發光頻譜的波峰藉由第一金屬層5與第二金屬層3之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為490nm~550nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm。藉由第一金屬層5和第二金屬層3的表面電漿子耦合，第十一實施例中的發光元件係發出白光。

接著參閱第12圖所示之第十二實施例，其與第十一實施例的差異在於，第二金屬層3包括光柵狀金屬層、網格狀金屬層、或奈米線所組成的網格狀金屬層，以上第二金屬層3包括一金屬部31及一開口部32。藍位移發光層420’之第一發光頻譜的波峰藉由第一金屬層5與金屬部31之間的表面電漿耦合而位移至該第二發光頻譜的波峰，而第一金屬層5和開口部32之間不存在表面電漿耦合故第一發光頻譜的波峰不會改變。第一有機材料層41包括 一摻雜有摻雜材料之一發光層410’，該摻雜材料例如紅色、藍綠色或黃色等摻雜材料。藉此，第十二實施例中的發光元件係發出白光。

根據第13圖說明本發明之第十三實施例，其與第十一實施例的差異在於，電極層2和第一金屬層5為陽極，載子產生層7與第二金屬層3構成陰極。第一有機材料層41還包括一綠色發光層410a及摻雜有一摻雜材料之發光層410b，該摻雜材料例如紅色、黃色或其他等摻雜材料。第一有機材料層41中靠近電極層2的一側包括電洞注入/傳輸層(HIL/HTL)411，靠近第二金屬層3的一側包括電子注入/傳輸層(EIL/ETL)412；藍位移發光層420’靠近第一金屬層5的一側包括電洞注入/傳輸層(HIL/HTL)422，藍位移發光層420’靠近第二金屬層3的一側包括電子注入/傳輸層(EIL/ETL)421。

於本發明中，於第一金屬層和第二金屬層中間夾著有機材料層(或第一有機材料層、第二有機材料層，以下以有機材料層概稱之)，藉此形成MDM結構，即金屬/介電質/金屬結構，當有機材料層具有一特定厚度時，可使第一金屬層和第二金屬層皆產生表面電漿(surface plasmon)，而處於第一金屬層和第二金屬層上的表面電漿會相互耦合以產生強電場，如第14圖所示，此強電場會影響有機材料層中電子躍遷機率，進而影響其發光增益和波長位移現象。於第14圖中，當第二金屬層的厚度為15nm、第一金屬層厚度為100nm、而有機材料層的厚度為90nm時，強電場落在 有機材料層之處，相較於沒有MDM結構的弱電場落於有機材料層之處，本發明能使得有機材料層的發光波長位移，使藍位移發光層發出藍位移之後的藍光。

接著參閱下表一，此為模擬結果，發光元件的模擬條件為選擇一有機材料層之發光頻譜波峰為530nm，固定第一金屬層膜厚為100nm，改變第二金屬層的厚度(以D₂表示)與有機材料層的厚度(以D₁表示)，並做出不同厚度的組合，第二金屬層與有機材料層的厚度關係如表一所示，第二金屬層的厚度D₂和有機材料層的厚度D₁改變時，發光頻譜的波峰為530nm之發光元件可依不同的厚度變化發出不同的光波長範圍。

根據表一，所發出的光波長波峰包括470nm、508nm、474nm、484nm、487nm、492nm、506nm、508nm(如表一粗框所示)為藍位移藍光波段，而光波長波峰在530nm、527nm、548nm、534nm、529nm(如表一虛線框所示)為綠光光增益範圍。另外，依模擬後結果，如第15和16圖顯示，隨著有機材料層的厚度D₁和第二金屬層D₂的厚度不同，發光元件所產生的光的藍位移現象和光強度。藉此，可知當有機材料層D₁厚度約80nm~130nm時，特定波長反射率降到越低，代表入射光能量轉移至表面電漿的比例越高，則發光元件的發光強度越高。

第17圖顯示，模擬條件所使用之有機材料層原本發出波長約530nm的綠光，經本發明之發光元件之第一金屬層和第二金屬層間的表面電漿耦合而藍位移之後，發出波長約480nm的藍光。藍位移發光層的材料例如螢光材料Thermally Activated Delayed Fluorescence(TADF)，磷光材料24FTir(acac)(bis[2-(4′,6′-difluorophenyl)-5-trimethylsilylpyridinato-N,C2′]iridium(III)acetylacetonate)以及磷光材料Ir(ppy)₃(Tris[2-phenylpyridinato-C2,N]iridium(III))，皆可產生藍位移藍光，但並不以此為限，例如，Ir(ppy)₃材料產生之藍位移後藍光的發光效率可達13cd/A，大於藍色螢光材料的9.9cd/A，顯示本發明之藍位移發光層確實可取代藍色螢光材料，同時藉由綠色發光層的長壽命，提昇發 光元件整體的發光效率。另外根據第17圖，位移後的波峰範圍仍位於原發光頻譜的範圍中，由此可知，第一金屬層和第二金屬層間的有機材料層原本發出的光波長範圍包括藍光(波長約450~490nm)的部份，則經過波長位移後即可發出藍光。

另外，本發明之發光元件再配合摻雜綠色和紅色等摻雜材料即可發出白光，第18圖示意本發明發光元件的白光頻譜(以粗線顯示)，相較於一般高演色(CRI>90)元件的白光(以細線顯示)，可發現本發明之發光元件的頻譜與高演色元件的頻譜相當接近，圖中圈起部分即為所發出之位移後藍光。

綜上所述，本發明之發光元件無須採用藍色發光材料，而是在第一金屬層和第二金屬層之間形成一包括藍位移發光層之有機材料層，藉由第一金屬層和第二金屬層間的表面電漿耦合，使藍位移發光層之第一發光頻譜的波峰範圍(約490nm~550nm)位移至第二發光頻譜的波峰範圍(小於510nm)，且第二發光頻譜的波峰範圍小於第一發光頻譜的波峰範圍，藉此發出位移後的藍光，另外配合綠色或紅色等其他摻雜材料，以混合出白光，故本發明之發光元件具有壽命長、發光效率高之功效。

上述實施樣態僅例示性說明本發明之功效，而非用於限制本發明，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述該些實施態樣進行修飾與改變。此外，在上述該些實施態樣中之結構的數目僅為例示 性說明，亦非用於限制本發明。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1‧‧‧基板

2‧‧‧電極層

3‧‧‧第二金屬層

4‧‧‧有機材料層

40‧‧‧藍位移發光層

5‧‧‧第一金屬層

D₁、D₂‧‧‧厚度

D₃‧‧‧距離

Claims (39)

1. 一種藍光發光元件，包括：一電極層；一第一金屬層；一第二金屬層，係形成於該電極層與該第一金屬層之間；以及一有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該有機材料層包括一藍位移發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波峰範圍為410nm~573nm，且該藍位移發光層之第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層和該第二金屬層之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，其中，該第二發光頻譜的波峰小於該第一發光頻譜的波峰。
2. 如申請專利範圍第1項之藍光發光元件，其中，該第二金屬層之厚度範圍在5nm~20nm之間。
3. 如申請專利範圍第1項之藍光發光元件，其中，該第二金屬層包括金屬層、奈米金屬線層、高低階梯狀金屬層或前述之組合。
4. 如申請專利範圍第1項之藍光發光元件，其中，該第二發光頻譜的波峰範圍小於510nm。
5. 如申請專利範圍第1項之藍光發光元件，其中，該第二金屬層包括一金屬部及一開口部。
6. 如申請專利範圍第5項之藍光發光元件，其中，該第二金屬層包括光柵狀金屬層、網格狀金屬層、或奈米 線所組成的金屬層。
7. 如申請專利範圍第5項之藍光發光元件，其中，該藍位移發光層之第一發光頻譜的波峰不藉由該第一金屬層和該開口部而改變。
8. 如申請專利範圍第7項之藍光發光元件，其中，該金屬部的面積愈大，該藍光發光元件的發光面積愈大。
9. 如申請專利範圍第1項之藍光發光元件，還包括至少一形成於該第二金屬層與該有機材料層之間的導電層。
10. 如申請專利範圍第1項之藍光發光元件，其中，該有機材料層更包括形成於該藍位移發光層與該第二金屬層之間的一電洞注入層和一電洞傳輸層，及形成於該藍位移發光層與該第一金屬層之間的一電子注入層和一電子傳輸層。
11. 如申請專利範圍第1項之藍光發光元件，其中，該第一金屬層為一多層結構，該多層結構中靠近該有機材料層之一金屬層的材料與該第二金屬層的材料相同。
12. 一種發光元件，包括：一電極層；一第一金屬層；一第二金屬層，係形成於該電極層與該第一金屬層之間；以及一有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該有機材料層包括一藍位移發光層及一 綠色發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層與該第二金屬層之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為410nm~573nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm，且該第二發光頻譜的波峰範圍小於該第一發光頻譜的波峰範圍。
13. 如申請專利範圍第12項之發光元件，其中，該第二金屬層包括金屬層、奈米金屬線層、高低階梯狀金屬層或其組合。
14. 如申請專利範圍第12項之發光元件，其中，該有機材料層更包括一摻雜材料，其係摻雜於該藍位移發光層或該綠色發光層。
15. 如申請專利範圍第12項之發光元件，還包括一摻雜有一摻雜材料之發光層，其係形成於該電極層之外側，使該電極層夾置於該發光層與該有機材料層之間。
16. 如申請專利範圍第12項之發光元件，其中，該第二金屬層之厚度範圍在5nm~20nm之間。
17. 如申請專利範圍第12項之發光元件，其中，該第一金屬層為一多層結構，該多層結構中靠近該有機材料層之一金屬層的材料與該第二金屬層的材料相同。
18. 一種發光元件，包括：一電極層；一第一金屬層；一第二金屬層，係形成於該電極層與該第一金屬 層之間，該第二金屬層包括一金屬部及一開口部；以及一有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該有機材料層包括一藍位移發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層與該金屬部之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為410nm~573nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm，且該第二發光頻譜的波峰範圍小於該第一發光頻譜的波峰範圍。
19. 如申請專利範圍第18項之發光元件，其中，該第二金屬層包括光柵狀金屬層、網格狀金屬層或奈米線所組成的金屬層。
20. 如申請專利範圍第18項之發光元件，其中，該藍位移發光層包括一摻雜材料。
21. 如申請專利範圍第18項之發光元件，還包括一摻雜有一摻雜材料之發光層，係形成於該電極層之外側，使該電極層夾置於該發光層與該有機材料層之間。
22. 如申請專利範圍第18項之發光元件，其中，該第二金屬層之厚度範圍在5nm~20nm之間。
23. 如申請專利範圍第18項之發光元件，其中，該電極層為一陽極而該第一金屬層為一陰極。
24. 如申請專利範圍第18項之發光元件，其中，該電極層為一陰極而該第一金屬層為一陽極。
25. 如申請專利範圍第18項之發光元件，其中，該第一金屬層為一多層結構，該多層結構中靠近該有機材料層之一金屬層的材料與該第二金屬層的材料相同。
26. 一種發光元件，包括：一第一電極層；一第二電極層；一載子產生層，係形成於該第一電極層與該第二電極層之間；一第一金屬層，係形成於該載子產生層之中；一第二金屬層，係形成於該第一電極層與該載子產生層之間；一第一有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該第一有機材料層包括一藍位移發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層與該第二金屬層之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為410nm~573nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm，且該第二發光頻譜的波峰範圍小於該第一發光頻譜的波峰範圍；以及一第二有機材料層，係形成於該載子產生層與該第二電極層之間。
27. 如申請專利範圍第26項之發光元件，其中，該第二金屬層包括金屬層、奈米金屬線層、階梯狀金屬層或其組合。
28. 如申請專利範圍第27項之發光元件，其中，該第二有機材料層包括一摻雜有一第一摻雜材料及一第二摻雜材料之發光層。
29. 如申請專利範圍第26項之發光元件，其中，該第二金屬層包括一金屬部及一開口部，該第二金屬層包括光柵狀金屬層、網格狀金屬層或奈米線所組成的金屬層，該第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層與該金屬部之間的表面電漿耦合而位移至該第二發光頻譜的波峰。
30. 如申請專利範圍第29項之發光元件，其中，該第二有機材料層包括一摻雜有一摻雜材料之發光層。
31. 如申請專利範圍第26項之發光元件，其中，該第二金屬層之厚度範圍在5nm~20nm之間。
32. 一種發光元件，包括：一電極層；一第一金屬層；一載子產生層，係形成於該電極層與該第一金屬層之間；一第二金屬層，係形成於該載子產生層之中；一第一有機材料層，係形成於該電極層與該載子產生層之間；以及一第二有機材料層，係形成於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該第二有機材料層包括一藍位移發光層，其中，該藍位移發光層之一第一發光頻譜的波 峰藉由該第一金屬層與該第二金屬層之間的表面電漿耦合而位移至一第二發光頻譜的波峰，該第一發光頻譜的波峰範圍為410nm~573nm，該第二發光頻譜的波峰小於510nm，且該第二發光頻譜的波峰範圍小於該第一發光頻譜的波峰範圍。
33. 如申請專利範圍第32項之發光元件，其中，該第二金屬層包括金屬層、奈米金屬線層、高低階梯狀金屬層或其組合。
34. 如申請專利範圍第33項之發光元件，其中，該第一有機材料層包括一摻雜有一第一摻雜材料及一第二摻雜材料之發光層。
35. 如申請專利範圍第33項之發光元件，其中，該電極層為一透明陽極，該第一金屬層為一金屬陽極，該載子產生層和該第二金屬層構成一陰極。
36. 如申請專利範圍第35項之發光元件，其中，該第一有機材料層還包括一綠色發光層及一摻雜有一摻雜材料之發光層。
37. 如申請專利範圍第32項之發光元件，其中，該第二金屬層包括一金屬部及一開口部，該第二金屬層包括光柵狀金屬層、網格狀金屬層或奈米線所組成的金屬層，該第一發光頻譜的波峰藉由該第一金屬層與該金屬部之間的表面電漿耦合而位移至該第二發光頻譜的波峰。
38. 如申請專利範圍第37項之發光元件，其中，該第一有 機材料層包括一摻雜有一摻雜材料之發光層。
39. 如申請專利範圍第32項之發光元件，其中，該第二金屬層之厚度範圍在5nm~20nm之間。