專利名稱：有機(jī)電致發(fā)光元件及電子傳輸層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件(luminescence device)，且特別涉及一種有機(jī)電致發(fā)光元件(organic electroluminescence device)及其電子傳輸層。
背景技術(shù)：
顯示器為人與信息的溝通界面，目前主要以平面顯示器為發(fā)展趨勢(shì)。其中，有機(jī)電致發(fā)光顯示器(Organic Electroluminescence Display，OELD)因其自發(fā)光、無視角依存、省電、制造工藝簡(jiǎn)易、低成本、低溫度操作范圍、高應(yīng)答速度以及全彩化等優(yōu)點(diǎn)而具有極大的應(yīng)用潛力，可望成為下一代的平面顯示器的主流。
有機(jī)電致發(fā)光顯示器主要是利用有機(jī)電致發(fā)光元件自發(fā)光的特性來達(dá)到顯示效果。其中，有機(jī)電致發(fā)光元件主要是由一對(duì)電極以及有機(jī)功能性材料層所構(gòu)成。當(dāng)電流通過陽極與陰極間，使電子和空穴在有機(jī)功能性材料層內(nèi)結(jié)合而產(chǎn)生激子(exciton)時(shí)，可以使有機(jī)功能性材料層依照材料的特性而產(chǎn)生不同顏色的放光機(jī)制，進(jìn)而達(dá)到發(fā)光顯示的效果。
圖1為一種公知有機(jī)電致發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，公知有機(jī)電致發(fā)光元件100由基板110、陽極120、空穴傳輸層130、發(fā)光層140、電子傳輸層150以及陰極160所組成。當(dāng)施加偏壓跨過陽極120與陰極160時(shí)，電子會(huì)由陰極160注入電子傳輸層150，并且傳輸至發(fā)光層130。另一方面，空穴會(huì)由陽極120注入空穴傳輸層130，并且傳輸至發(fā)光層140。此時(shí)，電子與空穴會(huì)在發(fā)光層140中發(fā)生再結(jié)合(Recombination)現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生激子以達(dá)到發(fā)光的效果。
在公知技術(shù)中，常見的電子傳輸層150的材質(zhì)為Alq3，然而Alq3的電子遷移率往往比空穴傳輸層的空穴遷移率低，使得公知有機(jī)電致發(fā)光元件100中存有載子運(yùn)輸不平衡的問題，因而影響有機(jī)電致發(fā)光元件100的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的就是提供一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其具有較高的發(fā)光效率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電子傳輸層，以提高有機(jī)電致發(fā)光元件的發(fā)光效率。
基于上述與其它目的，本發(fā)明提出一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其包括基板、第一電極層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層以及第二電極層。其中，第一電極層設(shè)置于基板上，而空穴傳輸層設(shè)置于第一電極層上。發(fā)光層設(shè)置于空穴傳輸層上，而電子傳輸層設(shè)置于發(fā)光層上，且第二電極層設(shè)置于電子傳輸層上。此外，電子傳輸層包括n+1層第一子傳輸層與n層第二子傳輸層，其中n為正整數(shù)。第一子傳輸層堆疊于發(fā)光層上，而各第二子傳輸層是設(shè)置于相鄰的兩層第一子傳輸層之間，且第一子傳輸層的能隙與第二子傳輸層的能隙不同。
上述有機(jī)電致發(fā)光元件例如還包括空穴注入層，其設(shè)置于第一電極層與空穴傳輸層之間。
上述有機(jī)電致發(fā)光元件例如還包括電子注入層，其設(shè)置于第二電極層與電子傳輸層之間。
本發(fā)明另提出一種電子傳輸層，其包括n+1層第一子傳輸層與n層第二子傳輸層，其中n為正整數(shù)。第一子傳輸層互相堆疊，而各第二子傳輸層是設(shè)置于相鄰的兩層第一子傳輸層之間，且第一子傳輸層的能隙與第二子傳輸層的能隙不同。
上述有機(jī)電致發(fā)光元件及電子傳輸層中，第一子傳輸層的能隙例如是大于第二子傳輸層的能隙。
上述有機(jī)電致發(fā)光元件及電子傳輸層中，第一子傳輸層的能隙例如是小于第二子傳輸層的能隙。
上述有機(jī)電致發(fā)光元件及電子傳輸層中，各第一子傳輸層與各第二子傳輸層的厚度例如是介于10～200埃。
上述有機(jī)電致發(fā)光元件及電子傳輸層中，各第一子傳輸層與各第二子傳輸層的厚度例如是介于20～100埃。
上述有機(jī)電致發(fā)光元件及電子傳輸層中，各第一子傳輸層與各第二子傳輸層的厚度例如是介于10～20埃。
上述有機(jī)電致發(fā)光元件及電子傳輸層中，第一子傳輸層與第二子傳輸層的材質(zhì)例如是分別選自下列四種化學(xué)式所表示的化合物中之一種化學(xué)式(1) 化學(xué)式(2)
化學(xué)式(3) 化學(xué)式(4)
基于上述，由于本發(fā)明的電子傳輸層是由兩種能隙不同的第一子傳輸層與第二子傳輸層堆疊而成的超晶格結(jié)構(gòu)，其可提高電子傳輸層的電子遷移率，以改善公知有機(jī)電致發(fā)光元件中載子運(yùn)輸不平衡的問題，進(jìn)而提高有機(jī)電致發(fā)光元件的發(fā)光效率。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1為一種公知有機(jī)電致發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的有機(jī)電致發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例的有機(jī)電致發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
主要元件標(biāo)記說明100、200、200’有機(jī)電致發(fā)光元件110、210基板120陽極130、230空穴傳輸層140、240發(fā)光層
150、250電子傳輸層160陰極220第一電極252第一子傳輸層254第二子傳輸層260第二電極270電子注入層280空穴注入層具體實(shí)施方式
圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的有機(jī)電致發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)施例的有機(jī)電致發(fā)光元件200包括基板210、第一電極層220、空穴傳輸層230、發(fā)光層240、電子傳輸層250以及第二電極層260。其中，第一電極層220設(shè)置于基板210上，而空穴傳輸層230設(shè)置于第一電極層220上。發(fā)光層240設(shè)置于空穴傳輸層230上，而電子傳輸層250設(shè)置于發(fā)光層240上，且第二電極層260設(shè)置于電子傳輸層250上。此外，電子傳輸層250包括n+1層第一子傳輸層252與n層第二子傳輸層254，其中n為正整數(shù)。在本實(shí)施例中以n＝1為例，亦即電子傳輸層250包括兩層第一子傳輸層252與一層第二子傳輸層254。另外，第一子傳輸層252堆疊于發(fā)光層240上，而各第二子傳輸層254是設(shè)置于相鄰的兩層第一子傳輸層252之間，且第一子傳輸層252的能隙與第二子傳輸層254的能隙不同。
上述有機(jī)電致發(fā)光元件200中，第一電極層220例如是陽極，而第二電極層260例如是陰極。當(dāng)施加偏壓跨過第一電極層220與第二電極層260時(shí)，電子會(huì)由第二電極層260注入電子傳輸層250，并且傳輸至發(fā)光層240。另一方面，空穴會(huì)由第一電極層220注入空穴傳輸層230，并且傳輸至發(fā)光層240。此時(shí)，電子與空穴會(huì)在發(fā)光層240中發(fā)生再結(jié)合現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生激子以達(dá)到發(fā)光的效果。
在本實(shí)施例中，電子傳輸層250是由最高占有分子軌道(highestoccupied molecular orbital，HOMO)及最低未占分子軌道(lowest unoccupiedmolecular orbital，LUMO)不同的第一子傳輸層252與第二子傳輸層254所組成的超晶格結(jié)構(gòu)。其中，在第一子傳輸層252與第二子傳輸層254的接觸面會(huì)形成二維量子阱(quantum well)，且在二維量子阱中會(huì)產(chǎn)生可在接觸面游動(dòng)的自由電子。此種由超晶格結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的自由電子，稱為二維自由電子。由于二維自由電子游動(dòng)時(shí)，相互碰撞的機(jī)會(huì)很少，因此二維自由電子的游動(dòng)性比一般的電子快。
所以，此種超晶格結(jié)構(gòu)的電子傳輸層250可提高電子遷移率，使電子傳輸層250的電子遷移率與空穴傳輸層230的空穴遷移率相近甚至相等。如此一來，可改善公知技術(shù)中載子運(yùn)輸不平衡的問題，進(jìn)而提高有機(jī)電致發(fā)光元件200的發(fā)光效率。此外，由于超晶格結(jié)構(gòu)具有低電阻的特性，使得第二電極260與電子傳輸層250之間具有較佳的歐姆接觸，因此可增加有機(jī)電致發(fā)光元件200的發(fā)光效率以及降低其操作電壓。
本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，第一子傳輸層252與第二子傳輸層254的材質(zhì)為有機(jī)材料，其例如是分別選自下列四種化學(xué)式所表示的化合物中之一種化學(xué)式(1) 化學(xué)式(2)
化學(xué)式(3) 化學(xué)式(4)
舉例而言，第一子傳輸層252與第二子傳輸層254的材質(zhì)例如分別為能隙較小的Alq3及能隙較大的JBEM，或是分別為JBEM及Alq3。換言之，在本實(shí)施例中第一子傳輸層252的能隙可大于第二子傳輸層254的能隙，或是小于第二子傳輸層254的能隙。
在本實(shí)施例中，第一子傳輸層252與第二子傳輸層254的厚度可視需求而相同或不同，且各第一子傳輸層252及各第二子傳輸層254的厚度也可視需求而相同或不同。其中，第一子傳輸層252與第二子傳輸層254的厚度大約介于10～200?；?0～100埃，更佳的是介于10～20埃。
圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例的有機(jī)電致發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3，其與圖2相似，不同處在于圖3中所示的有機(jī)電致發(fā)光元件200'還包括電子注入層270與空穴注入層280。其中，電子注入層270設(shè)置于第二電極層260與電子傳輸層250之間，而空穴注入層280設(shè)置于第一電極層220與空穴傳輸層230之間，以提高有機(jī)電致發(fā)光元件200’的發(fā)光效率。
值得注意的是，上述電子注入層270與空穴注入層280可擇一設(shè)置于有機(jī)電致發(fā)光元件200’中。此外，上述電子傳輸層250均以兩層第一子傳輸層252與一層第二子傳輸層254為例進(jìn)行說明，但其并非用以限定本發(fā)明。事實(shí)上，在本實(shí)施例中可視需求而增加第一子傳輸層252與第二子傳輸層254的層數(shù)。
綜上所述，本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光元件至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1.由于本發(fā)明的電子傳輸層是由厚度介于10～200埃的第一子傳輸層與第二子傳輸層所形成的納米薄膜，且第一子傳輸層與第二子傳輸層的能隙有部分重疊，所以具有較高的電子遷移率。因此，本發(fā)明可改善公知技術(shù)中載子運(yùn)輸不平衡的問題，進(jìn)而提高有機(jī)電致發(fā)光元件的發(fā)光效率。
2.由于本發(fā)明的電子傳輸層具有低電阻的特性，使得第二電極與電子傳輸層之間具有較佳的歐姆接觸，因此可增加有機(jī)電致發(fā)光元件的發(fā)光效率以及降低其操作電壓。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與改進(jìn)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征是包括基板；第一電極層，設(shè)置于該基板上；空穴傳輸層，設(shè)置于該第一電極層上；發(fā)光層，設(shè)置于該空穴傳輸層上；電子傳輸層，包括n+1層第一子傳輸層，堆疊于該發(fā)光層上，其中n為正整數(shù)；n層第二子傳輸層，各第二子傳輸層是設(shè)置于相鄰的兩層第一子傳輸層之間，其中該第一子傳輸層的能隙與該第二子傳輸層的能隙不同；以及第二電極層，設(shè)置于該電子傳輸層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征是該第一子傳輸層的能隙大于該第二子傳輸層的能隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征是該第一子傳輸層的能隙小于該第二子傳輸層的能隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征是各第一子傳輸層與各第二子傳輸層的厚度介于10～200埃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征是各第一子傳輸層與各第二子傳輸層的厚度介于20～100埃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征是各第一子傳輸層與各第二子傳輸層的厚度介于10～20埃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征是該第一子傳輸層與該第二子傳輸層的材質(zhì)分別選自下列四種化學(xué)式所表示的化合物中之一種化學(xué)式(1)Alq3 化學(xué)式(2)JBEM 化學(xué)式(3)DPVBi 化學(xué)式(4)TPBi
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征是還包括空穴注入層，設(shè)置于該第一電極層與該空穴傳輸層之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征是還包括電子注入層，設(shè)置于該第二電極層與該電子傳輸層之間。
10.一種電子傳輸層，適用于有機(jī)電致發(fā)光元件中，其特征是該電子傳輸層包括n+1層第一子傳輸層，上述這些第一子傳輸層互相堆疊，其中n為正整數(shù)；以及n層第二子傳輸層，各第二子傳輸層是設(shè)置于相鄰的兩層第一子傳輸層之間，其中該第一子傳輸層的能隙與該第二子傳輸層的能隙不同。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子傳輸層，其特征是該第一子傳輸層的能隙大于該第二子傳輸層的能隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子傳輸層，其特征是該第一子傳輸層的能隙小于該第二子傳輸層的能隙。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子傳輸層，其特征是各該第一子傳輸層與各該第二子傳輸層的厚度介于10～200埃。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子傳輸層，其特征是各該第一子傳輸層與各該第二子傳輸層的厚度介于20～100埃。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子傳輸層，其特征是各該第一子傳輸層與各該第二子傳輸層的厚度介于10～20埃。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子傳輸層，其特征是上述這些第一子傳輸層與上述這些第二子傳輸層的材質(zhì)分別選自下列四種化學(xué)式所表示的化合物中之一種化學(xué)式(1)Alq3 化學(xué)式(2)JBEM 化學(xué)式(3)DPBVi 化學(xué)式(4)TPBi
全文摘要
一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其包括基板、第一電極層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層以及第二電極層。其中，第一電極層設(shè)置于基板上，而空穴傳輸層設(shè)置于第一電極層上。發(fā)光層設(shè)置于空穴傳輸層上，而電子傳輸層設(shè)置于發(fā)光層上，且第二電極層設(shè)置于電子傳輸層上。此外，電子傳輸層包括n+1層第一子傳輸層與n層第二子傳輸層，其中n為正整數(shù)。第一子傳輸層堆疊于發(fā)光層上，而各第二子傳輸層是設(shè)置于相鄰的兩層第一子傳輸層之間，且第一子傳輸層的能隙與第二子傳輸層的能隙不同。
文檔編號(hào)H05B33/12GK1960023SQ20051011715
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者蔡亞萍, 紀(jì)志賢, 湯舜鈞, 吳界煌 申請(qǐng)人:中華映管股份有限公司