专利名称：有机发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机发光元件，特别是指一种于有机发光层及电子注入层之间具有能阶过渡层的有机发光元件。
背景技术：
随着次世代信息市场的成长以及人类对于更多不同型态的信息设备的期望，影像显示装置被要求以轻、薄、短、小的方式呈现，以符合各种不同场合的需求。有机发光元件为一种主动发光元件，其可以用做为影像显示装置及照明光源等用途。而因有机发光元件具有自发光、广视角、低耗电、可挠曲、制程容易、成本低、操作温度范围宽以及操作速度快等优点，可应用的范围大，所以成为现今众多厂商积极开发的重点目之一。
如图1所示，现有技术的有机发光元件2包括一透明基板21、一第一电极22、一有机发光层23、一电子注入层24及一第二电极25。其中，第一电极22、有机发光层23、电子注入层24及第二电极25依序形成于透明基板21上，且有机发光层23依序包括有一电洞传输层、一发光层及一电子传输层。于此，有机发光层23亦可因需求而有不同的结构。
请参考图2所示，图2为另一现有技术例，有机发光元件2’于第一电极22与有机发光层23间具有一电洞注入层26，且第一电极22、电洞注入层26、有机发光层23、电子注入层24及第二电极25依序形成于透明基板21上。
当操作现有技术的有机发光元件时，需要于第一电极及第二电极间施予一偏压，使电洞经电洞注入层及电洞传输层进入有机发光层中，电子经电子注入层及电子传输层进入有机发光层中，电子与电洞并于有机发光层中经再结合(Recombination)方式以可视光型态释放能量。
承上所述，有机发光元件的发光效果由电子与电洞于发光层中经再结合动作而产生，因此需注入足够的电子与电洞于有机发光层中，以达到所需的亮度及发光效果。于此，本现有技术例的有机发光元件形成有电洞注入层及电子注入层，电洞注入层及电子注入层用以增加有机发光层中的电洞及电子的注入率。
然而，于实务上，因构成有机发光层的有机材料的特性所致，有机发光层的电洞传递性经常会较电子传递性佳，使电子注入于发光层中的效率低于电洞注入于发光层中的效率，且有机发光元件需依有机发光层的构成材料而选择电子注入层的材料，以达到预期的效果；然而，当有机发光层包括有二个以上分别由相异材料所构成的有机发光单元时，由单一材料所构成的电子注入层将无法分别对各有机发光单元提供最佳的电子注入效果，而使有机发光层中的电子注入率受到影响，在此情况下将更加突显出有机发光层中的电子注入率效果不佳的问题。
总上所言，因为有机发光元件的发光效果由于电子与电洞于发光层的再结合效应而产生，且一般而言，目前实务上所应用的有机发光层的电子传递性经常低于电洞传递性，因而影响电子注入率，并且，当有机发光层包括有二个以上分别由相异材料所构成的有机发光单元时，电子注入层因无法分别对各有机发光单元提供最佳的电子注入效果而使有机发光层中的电子注入率受影响的情况将更为明显。因此，如何提升有机发光层中的电子注入率，进而增加有机发光元件的亮度、色彩效果及发光效率为一个重要的课题。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种具有高电子注入率的有机发光元件。
由此，为达上述目的，依本发明的有机发光元件包括一透明基板、一第一电极、一有机发光层、一能阶过渡层、一电子注入层及一第二电极。其中第一电极、有机发光层、能阶过渡层、电子注入层及第二电极依序形成于透明基板上。
承上所述，因依本发明的有机发光元件于有机发光层及电子注入层之间具有一能阶过渡层，可降低电子经电子注入层注入至有机发光层克服能阶差(Energy gap)的困难度，以提升有机发光层中的电子注入率，进而达到提升有机发光元件的亮度、色彩效果及发光效率的作用。
图1为现有技术的有机发光元件的剖面示意图；图2为现有技术的有机发光元件的另一剖面示意图；图3为依本发明较佳实施例的有机发光元件的一剖面示意图；图4为依本发明较佳实施例的有机发光元件的有机发光层的剖面示意图；以及图5为依本发明另一较佳实施例的有机发光元件的一剖面示意图。
图中符号说明1 有机发光元件1’有机发光元件11 透明基板12 第一电极13 有机发光层131电洞传输层
132发光层133电子传输层14 能阶过渡层141能阶过渡单元15 电子注入层16 第二电极17 电洞注入层2 有机发光元件2’ 有机发光元件21 透明基板22 第一电极23 有机发光层24 电子注入层25 第二电极26 电洞注入层具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的有机发光元件。
如图3所示，本发明的有机发光元件1包括一透明基板11、一第一电极12、一有机发光层13、一能阶过渡层14、一电子注入层15以及一第二电极16。其中第一电极12、有机发光层13、能阶过渡层14、电子注入层15及第二电极16分别依序形成于透明基板11之上。
再请参考图3所示，于本实施例中透明基板11为玻璃基板，于此，透明基板11亦可选自塑料基板或柔性(Flexible)基板等。且，塑料基板和柔性基板可为一聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)基板、一聚酯(Polyester，PET)基板、一环烯共聚物(Cyclic olefin copolymer，COC)基板、一金属铬合物基材-环烯共聚物(metallocene-based cyclic olefincopolymer，mCOC)基板或一薄型玻璃(Thin Glass)基板。
请再参考图3，第一电极12形成于该透明基板11之上，于本实施例中，第一电极12的材料为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)，其亦可选用铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)、铝锌氧化物(Aluminum Zinc Oxide，AZO)或其它透明导电膜。
如图3所示，有机发光层13形成于第一电极12之上，且包括有一个以上的有机发光单元，构成有机发光单元的材料决定有机发光单元所发出的可视光的颜色。于本实施例中，有机发光层13具有三个有机发光单元，且，请参考图4所示，有机发光层13的结构依序包括一电洞传输层131(HTL；Hole Transport Layer)、一发光层132(EML；Emitting Layer)以及一电子传输层133(ETL；Electron Transport Layer)。于此，有机发光层13的结构亦可但不限定为发光层/电子传输层、电洞传输层/发光层或发光层。
再请参照图3所示，能阶过渡层14形成于有机发光层13之上，且包括有一个以上的能阶过渡单元141，能阶过渡层14的厚度介于50埃到1000埃之间。于本实施例中，能阶过渡层14具有三个能阶过渡单元141，且能阶过渡单元141的材料为八羟基铝(Alq)。于此，能阶过渡层14的LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital；最低的已占据分子轨道)介于有机发光层13的LUMO及电子注入层15的LUMO之间，能阶过渡层14的LUMO包括但不限定介于2.5至3.1eV之间。
请参照图3，承上所述，能阶过渡单元141亦可但不限定以Bebq(bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium)、BCP及BAlq为材料，且不同的能阶过渡单元141亦不限定以相同的材料所构成，或形成有相同的厚度，换句话说，能阶过渡单元141可由二种以上的材料所构成，且能阶过渡单元141亦可依需求而具有二种以上的厚度。
请参照图3所示，电子注入层15形成于能阶过渡层14之上，且电子注入层15以氟化锂(LiF)为材料。于此，电子注入层15亦可但不限定以钡(Ba)或钙(Ca)所构成。
电子注入层15的材料选自碱金属、碱土金属、镧金属、碱金属卤化物、碱土金属卤化物及镧金属卤化物至少其中之一。其中碱金属包括但不限于锂及钠等，碱土金属包括但不限于镁、钡及钙等，镧金属包括但不限于钐(Sm)、铥(Tm)、铽(Tb)及镒(Yb)等，碱金属卤化物包括但不限于氟化锂(LiF)、氟化钠(NaF)及氟化铯(CsF)等，碱土金属卤化物包括但不限于氟化镁(MgF2)、氟化钡(BaF2)及氟化钙(CaF2)等，镧金属卤化物包括但不限于钐化碘(SmI2)。
再请参照图3，第二电极16形成于电子注入层15之上，于本实施例中，第二电极16的材料选自但不限定为铝(Al)、钙(Ca)、镁(Mg)、铟(In)、锡(Sn)、锰(Mn)、银(Ag)、金(Au)及含镁的合金(例如镁银(Mg:Ag)合金、镁铟(Mg:In)合金、镁锡(Mg:Sn)合金、镁锑(Mg:Sb)合金及镁碲(Mg:Te)合金)等。
请参照图5所示，图5为本发明另一较佳实施例，本另一较佳实施例的有机发光元件1’包括一透明基板11、一第一电极12、一电洞注入层17、一有机发光层13、一能阶过渡层14、一电子注入层15以及一第二电极16。其中，第一电极12、电洞注入层17、有机发光层13、能阶过渡层14、电子注入层15以及第二电极16分别依序形成于透明基板11之上。
再请参照图5，承上所述，透明基板11、第一电极12、有机发光层13、能阶过渡层14、电子注入层15及第二电极16与图3的相对应元件相同，故在此不再赘述。
当操作本发明较佳实施例的有机发光元件时，需于第一电极及第二电极间施予一偏压，使电洞经电洞传输层而注入于发光层之中，电子经电子传输层注入于发光层之中，电子与电洞并于发光层中经再结合(Recombination)动作而以可视光型态释放出能量。
承上所述，因本发明较佳实施例的有机发光元件于有机发光层及电子注入层之间形成有能阶过渡层，且能阶过渡层的LUMO介于有机发光层的LUMO及电子注入层的LUMO之间，因此，相较于电子直接由电子注入层注入有机发光层的情况，电子从电子注入层经由能阶过渡层注入有机发光层所需克服的能阶差较低，所遭遇的阻碍较小，因此可提升有机发光层中的电子注入率，进而达到提升有机发光元件的亮度、色彩效果及发光效率的效果。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所述的申请专利范围中。
权利要求
1.一种有机发光元件，包含一透明基板；一第一电极，其形成于该透明基板之上；一有机发光层，其形成于该第一电极之上；一能阶过渡层，其形成于该有机发光层之上；一电子注入层，其形成于该能阶过渡层之上；以及一第二电极，其形成于该电子注入层之上。
2.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该能阶过渡层的材料选自八羟基铝(Alq)、Bebq、BCP及BAlq至少其中之一。
3.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该能阶过渡层的LUMO介于有机发光层的LUMO及电子注入层的LUMO之间。
4.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该能阶过渡层的材料的LUMO介于2.5至3.1eV之间。
5.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该能阶过渡层的厚度介于50埃到1000埃之间。
6.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该能阶过渡层包含有数个能阶过渡单元，且至少有二能阶过渡单元分别由相异的材料所构成。
7.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该能阶过渡层包含有数个能阶过渡单元，且至少有二能阶过渡单元分别具有相异的厚度。
8.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该透明基板选自玻璃基板、塑料基板或柔性基板至少其中之一。
9.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该第一电极的材料选自铟锡氧化物、铟锌氧化物或铝锌氧化物至少其中之一。
10.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该电子注入层的材料选自碱金属、碱土金属、镧金属、碱金属卤化物、碱土金属卤化物及镧金属卤化物至少其中之一。
11.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该电子注入层的材料选自钙、钡及氟化锂至少其中之一。
12.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该第二电极的材料选自铝、钙、镁、铟、锡、锰、银、金及含镁的合金至少其中之一。
13.如权利要求12所述的有机发光元件，其中该含镁的合金包括但不限定为镁银(Mg∶Ag)合金、镁铟(Mg∶In)合金、镁锡(Mg∶Sn)合金、镁锑(Mg∶Sb)合金及镁碲(Mg∶Te)合金。
14.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该有机发光层依序包含一电洞传输层、一发光层以及一电子传输层，该电洞传输层形成于该第一电极之上。
15.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该有机发光层依序包含一发光层以及一电子传输层，该发光层形成于该第一电极之上。
16.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该有机发光层依序包含一电洞传输层以及一发光层，该电洞传输层形成于该第一电极之上。
17.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该有机发光层包含一发光层，该发光层形成于该第一电极之上。
18.如权利要求1所述的有机发光元件，其更包含一电洞注入层，该电洞注入层形成于该第一电极与该有机发光层之间。
全文摘要
一种有机发光元件，包括一透明基板、一第一电极、一有机发光层、一能阶过渡层、一电子注入层及一第二电极，其中，第一电极、有机发光层、能阶过渡层、电子注入层及第二电极依序形成于透明基板上。
文档编号H05B33/14GK1612657SQ20031010434
公开日2005年5月4日 申请日期2003年10月28日 优先权日2003年10月28日
发明者叶佩娟, 郑同昇 申请人:铼宝科技股份有限公司