TWI694628B - 電子元件 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種電子元件，其包括第一載子傳輸層以及發光層。第一載子傳輸層設置於基板上，而第一載子傳輸層之材料包括第一有機材料，並包括第一金屬或第一金屬的氧化物。發光層設置於基板與第一載子傳輸層之間或設置於第一載子傳輸層上。其中在第一金屬的原子軌域中，在基態的情況下，第一金屬所具有的最高軌域能量的軌域為s軌域或4d以上的d軌域。

Description

電子元件

本發明係關於一種電子元件，尤指一種可保護其載子傳輸層的電子元件。

在現今技術中，在製作例如包括有機發光二極體(OLED)等電子元件的電子產品時，不可避免地會對電子元件進行物理性及/或化學性的製程步驟，例如在製程中為了移除光阻所進行的清潔步驟，而此步驟會對於電子元件中的結構(例如位於光阻下方的膜層)造成傷害，進而影響電子元件的性能、良率與壽命。因此，須對此物理性及/或化學性的製程步驟進行防護。

本發明之目的之一在於提供一種電子元件，其載子傳輸層中包括有金屬材料或金屬的氧化物材料，藉此減少物理性及/或化學性的製程步驟對於載子傳輸層的不良影響，進而保護載子傳輸層。

本發明之一實施例提供一種電子元件，其包括第一載子傳輸層以及發光層。第一載子傳輸層設置於基板上，而第一載子傳輸層之材料包括第一有機材料，並包括第一金屬或第一金屬的氧化物。發光層設置於基板與第一載子傳輸層之間或設置於第一載子傳輸層上。其中在第一金屬的原子軌域中，在基 態的情況下，第一金屬所具有的最高軌域能量的軌域為s軌域或4d以上的d軌域。

由於本發明的載子傳輸層包含有用以保護有機材料的金屬或金屬的氧化物，因此，即使物理性及/或化學性的製程步驟直接於載子傳輸層上進行，也不會對載子傳輸層造成明顯的不良影響，據此，電子元件的性能、良率與壽命並不會因為此製程步驟的進行而造成明顯的不良影響。

100、200、300、400:電子元件

110:第一載子傳輸層

112、116:第一有機材料層

114:第一阻擋層

120:發光層

130:第二載子傳輸層

132:第二有機材料層

134:第二阻擋層

140:第一電極

150:第二電極

410:光學膜層

PR:光阻層

SB:基板

第1圖繪示本發明第一實施例之電子元件之剖面示意圖。

第2圖繪示本發明第一實施例之電子元件在一製程步驟中之剖面示意圖。

第3圖繪示本發明第二實施例之電子元件之剖面示意圖。

第4圖繪示本發明第三實施例之電子元件之剖面示意圖。

第5圖繪示本發明第四實施例之電子元件之剖面示意圖。

為使本領域的通常知識者能更進一步瞭解本發明，以下特列舉本發明的實施例，並配合圖式詳細說明本發明的構成內容及所欲達成的功效。須注意的是，圖式均為簡化的示意圖，因此，僅顯示與本發明有關之元件與組合關係，以對本發明的基本架構或實施方法提供更清楚的描述，而實際的元件與佈局可能更為複雜。另外，為了方便說明，本發明的各圖式中所示之元件並非以實際實施的數目、形狀、尺寸做等比例繪製，其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。

在本文中，本發明的電子元件以有機發光二極體(OLED)為例，但不以此為限，其他具有類似架構的電子元件亦屬本發明之涵蓋範圍。另外，包含此有機發光二極體的電子產品可為頂發光式的顯示器、底發光式的顯示器、穿透式(雙面發光)的顯示器或是其他適合的電子產品，且此電子產品可發出單色光或是兩種顏色以上的光。

請參考第1圖，第1圖繪示本發明第一實施例之電子元件之剖面示意圖。如第1圖所示，本實施例的電子元件100設置於一基板SB上，其中基板SB可為玻璃基板、矽基板、塑膠基板、石英基板、藍寶石基板、具有導電性的基板、包含聚亞醯胺材料(polyimide,PI)或聚對苯二甲酸乙二酯材料(polyethylene terephthalate,PET)的可撓式基板或是其他適合的基板。電子元件100包括第一載子傳輸層110、發光層120以及第二載子傳輸層130，而發光層120設置在第一載子傳輸層110與第二載子傳輸層130之間。在本實施例中，第一載子傳輸層110可為電洞傳輸層與電子傳輸層的其中一者，第二載子傳輸層130可為電洞傳輸層與電子傳輸層的其中另一者，舉例來說，第一載子傳輸層110可為電洞傳輸層，第二載子傳輸層130可為電子傳輸層，且第一載子傳輸層110設置於基板SB與發光層120之間，第二載子傳輸層130設置於發光層120上，但不以此為限。在另一實施例中，第二載子傳輸層130可設置於基板SB與發光層120之間，第一載子傳輸層110可設置於發光層120上，故由上可知，發光層120可設置於基板SB與第一載子傳輸層110之間或設置於第一載子傳輸層110上。在另一實施例中，第一載子傳輸層110可為電子傳輸層，第二載子傳輸層130可為電洞傳輸層。此外，本實施例的電子元件100還可選擇性地包括第一電極140與第二電極150，其中第一電極140設置於第一載子傳輸層110與基板SB之間，第二電極150設置在第二載子傳輸層130上，用以輸入或輸出電訊號。

在本實施例中，第一載子傳輸層110可包括第一有機材料層112以及第一阻擋層114，第一有機材料層112包括第一有機材料，而第一阻擋層114設置於第一有機材料層112上，位於發光層120與第一有機材料層112之間，並包括第一金屬或第一金屬的氧化物，以保護第一有機材料層112，也就是說，第一載子傳輸層110之材料包括第一有機材料以及第一金屬或是包括第一有機材料與第一金屬的氧化物。另外，本實施例的第二載子傳輸層130可包括第二有機材料層132以及第二阻擋層134，其中第二阻擋層134設置於第二有機材料層132上，亦即第二有機材料層132位於發光層120與第二阻擋層134之間。第二有機材料層132包括第二有機材料，且第二有機材料不同於第一有機材料，而第二阻擋層134包括第二金屬或第二金屬的氧化物，以保護第二有機材料層132，也就是說，第二載子傳輸層130之材料可包括第二有機材料以及第二金屬或是包括第二有機材料與第二金屬的氧化物。須說明的是，由於本實施例的第一載子傳輸層110與第二載子傳輸層130分別為電洞傳輸層與電子傳輸層，因此第一有機材料可包括N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-(1,1'-聯苯基)-4,4'-二胺(N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine,Alpha-NPD)或其他適合的有機材料，而第二有機材料可包括三(8-羥基喹啉)鋁(Tris(8-hydroxyquinoline)aluminum,Alq3)或其他適合的有機材料，但不以此為限。

發光層120可包括有機材料與摻雜材料，而摻雜材料的濃度可依需求而設計，並且，發光層120可依據所使用的材料而發出螢光、磷光或延遲螢光，或可透過所使用的材料不同而發出不同的色光。此外，電子元件100所包括的發光層120數目也可依據需求而設計，且電子元件100還可包括其他膜層或結構，例如載子注入層、彩色濾光層等，此些膜層或結構可設置於上述膜層的上方或 下方，或是設置於上述膜層之間。

在電子元件100的製程過程中，可能會在載子傳輸層上進行物理性及/或化學性的製程步驟，而此物理性及/或化學性的製程步驟可能會對載子傳輸層中的有機材料造成傷害，進而影響載子傳輸層的特性。舉例來說，若欲在載子傳輸層上形成一圖案化膜層(例如於在特定畫素區域上的載子傳輸層上添加至足夠的光學厚度)，可先在特定畫素區域上的載子傳輸層上形成光阻層，接著可對光阻層的圖案進行定義，然後，再沉積所欲形成的膜層，最後再移除光阻層以完成圖案化膜層的形成，而在移除光阻層(或移除殘留的光阻層)時，可能會進行物理性及/或化學性的製程步驟，例如進行乾式或濕式的光阻移除步驟。 然而，在傳統的電子元件中，由於載子傳輸層的有機材料會直接與光阻層接觸，因此，在移除光阻層的物理性及/或化學性製程步驟中，會暴露出載子傳輸層，導致在這些製程步驟進行時可能會傷害載子傳輸層中的有機材料，例如製程中的化學物質或所產生的能量使有機材料的鍵結被破壞(例如有機材料的官能基受損)，造成材料結構破裂而形成載子缺陷(carrier trap)，進而影響電子元件的性能(例如有機發光二極體的亮度會下降、驅動有機發光二極體所需的跨壓會提高)、良率與壽命。

請參考第2圖，第2圖繪示本發明第一實施例之電子元件在一製程步驟中之剖面示意圖。在本實施例中，如第2圖所示，由於第一載子傳輸層110具有含有第一金屬或第一金屬的氧化物的第一阻擋層114，且第一阻擋層114設置在光阻層PR與第一載子傳輸層110的第一有機材料層112之間(也就是在形成光阻層PR之前先形成第一阻擋層114)，因此，即使在移除光阻層PR的過程中暴露出第一載子傳輸層110，第一阻擋層114可提供保護第一載子傳輸層110的功能， 使得此物理性及/或化學性製程步驟不易傷害到第一載子傳輸層110中的第一有機材料，藉此保護第一有機材料，並使電子元件100的性能、良率與壽命不受此製程步驟的影響。類似地，第二載子傳輸層130的第二阻擋層134可保護第二載子傳輸層130中的第二有機材料而使其不受物理性及/或化學性製程步驟的影響。

此外，第一載子傳輸層110中的第一金屬或第一金屬的氧化物可依據第一載子傳輸層110的類型以及第一金屬的原子軌域進行選擇，第二載子傳輸層130中的第二金屬或第二金屬的氧化物可依據第二載子傳輸層130的類型以及第二金屬的原子軌域進行選擇。在第一金屬與第二金屬的原子軌域中，在基態的情況下，第一金屬與第二金屬所具有的最高軌域能量的軌域為s軌域或4d以上的d軌域，其中具有最高軌域能量的軌域為s軌域的金屬舉例為鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)或銫(Cs)，具有最高軌域能量的軌域為4d以上的d軌域的金屬舉例為鈮(Nb)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銠(Rh)、鉿(Hf)、鎢(W)或錸(Re)，但不以此為限。須說明的是，由於具有最高軌域能量的軌域為s軌域的金屬較容易放出電子而有助於電子的傳輸，而具有最高軌域能量的軌域為4d以上的d軌域的金屬受到物理性的製程後易形成缺少一個氧原子的分子狀態，此狀態有助於在載子傳輸層內的電洞的傳輸，且第一載子傳輸層110與第二載子傳輸層130分別為不同類型的載子傳輸層，因此，在第一金屬的原子軌域以及第二金屬的原子軌域中，在基態的情況下，第一金屬所具有的最高軌域能量的軌域為s軌域與4d以上的d軌域的其中一種，第二金屬所具有的最高軌域能量的軌域為s軌域與4d以上的d軌域的其中另一種。換句話說，在本實施例中，在作為電洞傳輸層的第一載子傳輸層110所包括的第一金屬(或第一金屬的氧化物)中，在基態的情況下，第一金屬所具有的最高軌域能量的軌域為4d以上的d軌域，而在作為電子傳輸層的第二載子傳輸層130所包括的第二金屬(或第二金屬的氧化物)中，在基態的情況下，第二金屬 所具有的最高軌域能量的軌域為s軌域。值得一提的是，當第一金屬、第一金屬的氧化物、第二金屬與第二金屬的氧化物接觸到物理性及/或化學性製程步驟的化學物質或接收到此製程步驟所產生的能量時，還可使此些材料活化而提升對應之載子濃度。另外，為達到較佳的保護與載子傳輸效果，第一阻擋層114與第二阻擋層134的厚度可分別為0.1埃(Å)至300埃，或0.1埃至50埃，並且，第一阻擋層114與第二阻擋層134可分別由單一材料所形成，即第一阻擋層114僅包括一種第一金屬或一種第一金屬的氧化物，第二阻擋層134僅包括一種第二金屬或一種第二金屬的氧化物，但皆不以此為限。

本發明的電子元件不以上述實施例為限。下文將繼續揭示本發明的其它實施例或變化實施例，然而為了簡化說明並突顯各實施例或變化實施例之間的差異，下文中使用相同標號標注相同元件，並不再對重複部分作贅述。

請參考第3圖，第3圖繪示本發明第二實施例之電子元件之剖面示意圖。如第3圖所示，相較於第一實施例，本實施例的電子元件200的第二載子傳輸層130可由第二有機材料以及第二金屬共同蒸鍍所形成，或可由第二有機材料以及第二金屬的氧化物共同蒸鍍所形成，也就是說，第二載子傳輸層130中並無阻擋層與有機材料層的區別。在本實施例中，雖然第二有機材料可能會在物理性及/或化學性製程步驟中暴露，但由於第二載子傳輸層130是由第二有機材料以及第二金屬(或第二金屬的氧化物)共同蒸鍍所形成，因此第二金屬(或第二金屬的氧化物)對於第二有機材料仍有一定的保護效果，藉此使電子元件200的性能、良率與壽命不受此製程步驟的影響。而為達到較佳的保護與載子傳輸效果，第二金屬(或第二金屬的氧化物)於第二載子傳輸層130的體積比例可為0.01%至80%，也可以為1%至50%，並且，第二載子傳輸層130的厚度可為200埃 至800埃，也可以為200埃至600埃，但不以此為限。另外，在本實施例中，由共同蒸鍍所形成的第二載子傳輸層130可為電子傳輸層，但不以此為限，在變化實施例中，由共同蒸鍍所形成的第二載子傳輸層130可為電洞傳輸層。據此，依據第一實施例與第二實施例，作為電子傳輸層的第二載子傳輸層130的厚度可為0.1埃至800埃，但不以此為限。此外，在另一變化實施例中，第二載子傳輸層130也可不具有第二金屬或第二金屬的氧化物，也就是第二載子傳輸層130僅包括第二有機材料。

請參考第4圖，第4圖繪示本發明第三實施例之電子元件之剖面示意圖。如第4圖所示，相較於第一實施例，本實施例的電子元件300的第一載子傳輸層110可由第一有機材料以及第一金屬共同蒸鍍所形成，或可由第一有機材料以及第一金屬的氧化物共同蒸鍍所形成，也就是說，第一載子傳輸層110中並無阻擋層與有機材料層的區別。在本實施例中，雖然第一有機材料可能會在物理性及/或化學性製程步驟中暴露，但由於第一載子傳輸層110是由第一有機材料以及第一金屬(或第一金屬的氧化物)共同蒸鍍所形成，因此第一金屬(或第一金屬的氧化物)對於第一有機材料仍有一定的保護效果，藉此使電子元件300的性能、良率與壽命不受此製程步驟的影響。而為達到較佳的保護與載子傳輸效果，第一金屬(或第一金屬的氧化物)於第一載子傳輸層110的體積比例可為0.01%至80%，也可以為1%至50%，並且，第一載子傳輸層110的厚度可為200埃至800埃，也可以為200埃至600埃，但不以此為限。另外，在本實施例中，由共同蒸鍍所形成的第一載子傳輸層110可為電子傳輸層，但不以此為限。此外，在另一變化實施例中，第一載子傳輸層110也可不具有第一金屬或第一金屬的氧化物，也就是第一載子傳輸層110僅包括第一有機材料。

請參考第5圖，第5圖繪示本發明第四實施例之電子元件之剖面示意圖。如第5圖所示，相較於第一實施例，本實施例的電子元件400的第一載子傳輸層110包括另一個第一有機材料層116，設置於第一阻擋層114上，也就是說，第一載子傳輸層110共有兩個第一有機材料層112、116，第一阻擋層114設置於兩個第一有機材料層112、116之間。兩個第一有機材料層112、116所包含的有機材料可以相同或不同，但須注意的是，由於兩個第一有機材料層112、116皆包含於第一載子傳輸層110，而本實施例的第一載子傳輸層110為電洞傳輸層，故兩個第一有機材料層112、116所使用的材料須為適用於電洞傳輸層的材料。此外，本實施例的電子元件400還可包括光學膜層410，設置於第二電極150上，而此光學膜層410可依據電子產品的種類而調整，舉例而言，若包含此電子元件400的電子產品為頂發光式的顯示器，則光學膜層410可為折射率搭配層，但不以此為限。須說明的是，本實施例的光學膜層410亦可實施在上述的實施例中或變化實施例中。

綜上所述，由於本發明的載子傳輸層包含有用以保護有機材料的金屬或金屬的氧化物，因此，即使物理性及/或化學性的製程步驟直接於載子傳輸層上進行，也不會對載子傳輸層造成明顯的不良影響，據此，電子元件的性能、良率與壽命並不會因為此製程步驟的進行而造成明顯的不良影響。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等 變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100:電子元件

110:第一載子傳輸層

112:第一有機材料層

114:第一阻擋層

120:發光層

130:第二載子傳輸層

132:第二有機材料層

134:第二阻擋層

140:第一電極

150:第二電極

SB:基板

Claims (10)

1. 一種電子元件，包括：一第一載子傳輸層，設置於一基板上，該第一載子傳輸層之材料包括：一第一有機材料；以及一第一金屬或該第一金屬的氧化物；一發光層，設置於該基板與該第一載子傳輸層之間或設置於該第一載子傳輸層上；以及一第二載子傳輸層，設於該基板上，其中該發光層設置於該第一載子傳輸層與該第二載子傳輸層之間，該第二載子傳輸層包括：一第二有機材料，不同於該第一有機材料；以及一第二金屬或該第二金屬的氧化物；其中在該第一金屬以及該第二金屬的原子軌域中，在基態的情況下，該第一金屬所具有的最高軌域能量的軌域為s軌域或4d以上的d軌域，該第二金屬所具有的最高軌域能量的軌域為s軌域與4d以上的d軌域的其中另一種。
2. 如請求項1所述的電子元件，其中該第一載子傳輸層包括：一第一有機材料層，包括該第一有機材料；以及一第一阻擋層，設置於該第一有機材料層上，該第一阻擋層包括該第一金屬或該第一金屬的氧化物。
3. 如請求項2所述的電子元件，其中該第一載子傳輸層另包括另一有機材料層，設置於該第一阻擋層上。
4. 如請求項2所述的電子元件，其中該第一阻擋層的厚度為0.1埃(Å)至 300埃。
5. 如請求項1所述的電子元件，其中該第一載子傳輸層由該第一有機材料以及該第一金屬共同蒸鍍所形成，或由該第一有機材料以及該第一金屬的氧化物共同蒸鍍所形成。
6. 如請求項5所述的電子元件，其中該第一載子傳輸層的厚度為200埃至800埃。
7. 如請求項5所述的電子元件，其中該第一金屬或該第一金屬的氧化物於該第一載子傳輸層的體積比例為0.01%至80%。
8. 如請求項1所述的電子元件，其中該第二載子傳輸層包括：一第二有機材料層，包括該第二有機材料；以及一第二阻擋層，設置於該第二有機材料層上，該第二阻擋層包括該第二金屬或該第二金屬的氧化物。
9. 如請求項1所述的電子元件，其中該第二載子傳輸層由該第二有機材料以及該第二金屬共同蒸鍍所形成，或由該第二有機材料以及該第二金屬的氧化物共同蒸鍍所形成。
10. 如請求項1所述的電子元件，其中該第一載子傳輸層為電洞傳輸層與電子傳輸層的其中一者，該第二載子傳輸層為電洞傳輸層與電子傳輸層的其中另一者。

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