CN101226993B

CN101226993B - 透明电极及包含此透明电极的有机电致发光元件

Info

Publication number: CN101226993B
Application number: CN2007100039266A
Authority: CN
Inventors: 李孟庭; 黄月娟; 陈曼玲; 曾美榕
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2027-01-18
Also published as: CN101226993A

Abstract

本发明提供一种透明电极及包含此透明电极的有机电致发光元件。其中透明电极包括电极层，由金属材质与金属氧化物共蒸镀而成，本发明的透明电极具有良好的导电度、透射率及挠曲度，可作为有机电致发光元件的阳极或阴极。此外，更包括在透明电极上形成额外的光取出层，以增加透明电极的透射率。

Description

透明电极及包含此透明电极的有机电致发光元件

技术领域

本发明涉及一种有机电致发光元件，特别涉及一种有机电致发光元件的电极结构改良。

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，像是移动电话、PDA及笔记本电脑的问市，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，由于有机电致发光元件具有自发光、高亮度、广视角、高应答速度及工艺容易等特性，使得有机电致发光元件无疑将成为下一代平面显示器的最佳选择。

有机电致发光元件，主要由两阴、阳电极间夹置多层有机材料层，包含空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、和电子注入层组成。其中电极需具有高透射率以利发光层材料所产生的光导出。该透明电极的制备方式，一般以溅射方式形成透明且高导电度的金属氧化物，例如：铟锡氧化物(ITO)、或是铟锌氧化物(IZO)。然而，ITO本身功函数的关系，使其只适用于空穴注入的阳极；若是要作为电子注入的阴极会使元件的操作电压过高，且在有机层上进行溅射过程会破坏有机材料，造成元件效率下降。此外，ITO的面电阻会随着时间与挠曲次数而增加，所以ITO耐挠曲性差且不适用于挠曲式的有机电致发光装置。

取代ITO电极的方式，可利用具有高导电度和延展性的金属材质；但金属的吸收数大唯有在较薄的厚度下才有好的透射率。在前案中US5739545揭示在薄金属上覆盖一大势垒的半导体材料，如ZnSe、ZnS或GaN；或是EP1076368、JP2003-288993及JP2004-006249在薄金属上覆盖金属氧化物或有机材料，如MgO、NPB或Alq₃，来提高金属材质的透射率；但前案皆为双层式的金属电极，工艺较为复杂。

因此，如何发展同时具有高导电度、透射率及耐挠曲的透明电极，是目前有机电致发光元件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高导电度、透射率及挠曲度的透明电极，可应用于有机电致发光元件。

为达上述目的，本发明提供一种透明电极，包括导电层，由金属材质与金属氧化物共蒸镀而成。

为达上述目的，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，多层有机材料层，包含空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、和电子注入层，形成于该第一电极之上，以及第二电极，形成于该多层有机材料层之上，其中该第一与/或第二电极包括导电层，由金属材质与金属氧化物共蒸镀而成。

为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，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显示在本发明的透明电极上形成光取出层。

图3显示银掺杂MoO₃的透射率。

图4显示银掺杂MoO₃的电阻值。

图5显示在银金属层上形成光取出层的透射率。

附图标记说明

10a、10b 有机电致发光元件 12 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 20 光取出层

具体实施方式

本发明提供一种透明电极，包括电极层，由金属材质与金属氧化物共蒸镀而成。金属材质可为钙、镁、铟、钼、铝或银等，其功函数在2.6eV至5.3eV，且可依所需的电极功函数来选择适合的金属材质。金属氧化物可为MoO₃、SnO₂、TeO₂、TiO₂或Ta₂O₃等，且金属氧化物的折射率大于1.7，优选大于2.0，金属氧化物的掺杂比例在10％至90％(wt％)之间，优选为30％至70％之间。本发明的透明电极的电阻小于50Ω/sq，优选小于20Ω/sq，且在可见光的范围下，透射率大于50％，优选大于70％。此外，本发明的透明电极可依情况需要作为有机电致发光元件中的阳极与/或阴极。

在另一实施例中，更包括光取出层形成于上述透明电极之上。光取出层的材质可为MoO₃、SnO₂、TeO₂、TiO₂或Ta₂O₃等，且折射率大于1.7，优选大于2.0。额外的光取层可提升电极的透射率，使本发明的透明电极在可见光的范围下，透射率大于60％，优选大于80％。

本发明的透明电极可应用于显示器或需要透明电极的元件上，例如，液晶显示器元件(LCD)、发光二极体(LED)或有机电致发光元件等(OLED)等，但不限于此。

本发明另提供一种有机电致发光元件。本发明所述的有机电致发光元件，其特点在于其具上述的掺杂金属氧化物的透明金属电极。本发明所述的有机电致发光装置，其至少包括基板、阴极、阳极、多层有机材料层。其中，阴极、阳极之一为上述所提供的透明电极。

以下，显示符合本发明所述的有机电致发光元件的实施例，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、塑胶基板、柔性基板或是半导体基板。该基板可视需要加以选用，亦即若期望形成上发光式(top-emission)有机电致发光元件，则该基板可为不透明基板：此外，若期望形成两面发光式有机电致发光元件，则该基板可为透明基板。

接着，形成第一电极14于该基板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，其材质可例如为可择自于由、镁、钙、铝、银、铟、金、钨、镍、铂、钼、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、溅射或等离子体增强化学气相沉积方式。

接着，形成多层有机材料层16于该第一电极14之上。该多层有机材料层16至少包含发光层16c，且更可包含空穴注入层16a、空穴传输层16b、电子传输层16d、及电子注入层16e，仍请参照图1。该多层有机材料层16的各膜层可分别为小分子有机材料或高分子材料，若为小分子有机材料，可利用真空蒸镀方式形成多层有机材料层；若为高分子材料，则可使用旋转涂布、喷墨或网版印刷等方式形成多层有机材料层。此外，该发光层16c可包含主发光体材料及掺杂物(dopant)。掺杂物的掺杂量的多少不关本发明的特征，不是限制本发明范围的依据。该掺杂物可为能量传移(energy transfer)型掺杂材料或是载流子捕集(carrier trapping)型掺杂材料，并使元件获致高效率及高亮度。

最后，形成第二电极18于多层有机材料层16之上，第二电极18为阴极，且值得注意的是，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，钙、镁、铟、钼、铝或银等，且功函数在2.6eV至5.3eV。本发明在此金属材质中掺杂金属氧化物以增加透射率，掺杂的方法可为一般现有技术，例如共蒸镀。金属氧化物可为MoO₃、SnO₂、TeO₂、TiO₂或Ta₂O₃等，且金属氧化物的折射率大于1.7，优选大于2.0。金属氧化物的掺杂比例在10％至90％(wt％)之间，优选介于30％至70％之间。本发明的透明金属电极的电阻小于50Ω/sq，优选小于20Ω/sq，且在可见光的范围下，透射率大于50％，优选大于70％。

参照图2，在本发明另一实施例中，更包括在本发明的透明金属电极18上形成光取出层20。光取出层可为金属氧化物，例如，MoO₃、SnO₂、TeO₂、TiO₂或Ta₂O₃等，折射率大于1.7，优选大于2.0。额外的光取层可提升电极的透射率，因此可使本发明的透明电极在可见光的范围下，透射率大于60％，优选大于80％。

在另一实施例中，本发明的透明金属电极为第一电极14，形成于基板12的上表面，其余步骤与上述的实施例类似，相同的程序不再赘述。

请参照图3，其显示银在掺杂不同比例的MoO₃后的透射率。MoO₃的掺杂比例分别为0wt％、33wt％、50wt％及66wt％。由图中可知，掺杂MoO₃后可增加电极的透射率，由纯银的透射率20％λ＝550nm提升至70％λ＝550nm当以66wt％的MoO₃掺杂于银中。

请参照图4，其显示银在掺杂不同比例的MoO₃后的电阻。MoO₃的掺杂比例分别为0wt％、33wt％、50wt％、66wt％及80wt％。由图中可知，掺杂MoO₃后会增加电极的电阻，但仍可维持在20Ω/sq以下，因此MoO₃优选的掺杂比例在30wt％至70wt％之间。

请参照图5，其显示在银金属电极上形成光取出层，光取出层的材质为MoO₃，厚度分别为0nm、15nm、30nm及50nm。由图中可知，光取出层可增加电极的透射率，由纯银的透射率20％λ＝550nm提升至80％λ＝550nm当以30nm厚的MoO₃覆盖于银中。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，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由权利要求所界定的为准。

Claims

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；

多层有机材料层，形成于该第一电极之上；以及

第二电极，形成于该多层有机材料层之上，

其中该第一与/或第二电极包括导电层，且由金属材质与金属氧化物共蒸镀而成，该金属材质为钙、镁、铟、钼、铝或银，其中该金属氧化物为MoO₃、SnO₂、TeO₂、TiO₂或Ta₂O₃，该金属氧化物的掺杂比例在30wt％至70wt％之间。

2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，更包括光取出层形成于该第二电极之上。

3.如权利要求2所述的有机电致发光元件，其中该光取出层的折射率大于1.7。

4.如权利要求2所述的有机电致发光元件，其中该光取出层为MoO₃、SnO₂、TeO₂、TiO₂或Ta₂O₃。

5.如权利要求2所述的有机电致发光元件，其中该金属氧化物与光取出层的材质相同。

6.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该金属材质的功函数在2.6eV至5.3eV之间。

7.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该金属氧化物的折射率大于1.7。

8.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该第一与/或第二电极的电阻小于50Ω/sq。

9.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该第一与/或第二电极在可见光的范围下，透射率大于50％。

10.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、塑胶基板、柔性基板或半导体基板。

11.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该多层有机材料层包含空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层及电子注入层。