CN100423316C

CN100423316C - 有机发光二极管及包含该有机发光二极管的显示装置

Info

Publication number: CN100423316C
Application number: CNB2005101067936A
Authority: CN
Inventors: 游振萍
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2025-10-12
Also published as: CN1761084A

Abstract

一种有机发光二极管，包括：阴极与阳极；发光层，设置于阴极与阳极之间；空穴注入层，设置于阳极与发光层之间；空穴传输层，设置于空穴注入层与发光层之间；以及缓冲层，设置于空穴注入层与空穴传输层之间。本发明亦提供一种包含所述有机发光二极管的显示装置。

Description

有机发光二极管及包含该有机发光二极管的显示装置

技术领域

本发明涉及有机发光二极管，特别涉及一种具有缓冲层的有机发光二极管。

背景技术

目前，产业界极力开发的光电器件众多，包括有机电致发光器件、有机太阳能电池或有机薄膜晶体管等，上述各种光电器件均有其优异之处，例如可将光能直接转换为(直流)电能的有机太阳能电池，其本身不储存能量，具有使用方便、无废弃物、无污染、无转动部份、无噪音、可阻隔辐射热、或可设计为半透光等优点，且太阳能电池模板的寿命很长，可达二十年以上，若未来进一步与建筑物结合，可大幅提高普及率。

另有关有机薄膜晶体管(Organic thin film transistors，OTFT)的开发，由于有机材料的结合比硅更具有延展性与弹性，因此可将其制作在塑料基板上，成为可挠曲的显示器，且在制程方面，过去TFT-LCD采用的是类似半导体的制程，而OTFT则是采用印刷制程(Printing Process)，包括网印(ScreenPrinting)、喷墨印(Inkjet Printing)及接触印(Contact Printing)等方法来制作有机薄膜晶体管，应用于OTFT的有机半导体材料的高分子(polymers)和非晶型分子(amorphous molecular)，可利用溶液配合喷墨印刷(ink-jet printing)的方式，作大面积的旋涂(spin-coating)来制作半导体层，可大幅降低生产成本，且不到摄氏100度的制程温度远低于制作TFT-LCD时须高达摄氏200～400度的制程温度。

电致发光的原理为有机半导体薄膜器件，在外加电场作用下，电子与空穴分别由阴极与阳极注入，并在此器件中进行传递，当电子、空穴在发光层相遇后，电子及空穴再结合(recombination)形成激发子(exciton)，激发子在电场作用下将能量传递给发光分子，发光分子便将能量以光的形式释放出来。一般简单的器件结构为在阳极(indium tin oxide，ITO)上蒸镀空穴传输层(hole transport layer)，接着蒸镀发光层(emitter)，再蒸镀电子传输层(electron transport layer)，最后在电子传输层上蒸镀电极作为阴极。也有一些多层结构器件，是将适当的有机材料蒸镀于阳极与空穴传输材料之间，当作空穴注入层(hole injection layer)，或是在阴极与电子传输材料之间，当作电子注入层(electron injection layer)，藉以提高载流子注入效率，进而达到降低驱动电压及增加载流子再结合机率。然而，传统有机发光二极管所使用的空穴注入层成本相当昂贵，对于大规模生产而言无疑是一种阻碍，因此寻找降低空穴注入层材料成本的方法，为有机电致发光器件迈向大规模生产道路上刻不容缓的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就在于提供一种有机发光二极管，除了用以降低空穴注入层材料成本过高的问题也可有效降低驱动电压，上述有机发光二极管至少包括：阴极与阳极；发光层，设置于阴极与阳极之间；空穴注入层，设置于阳极与发光层之间；空穴传输层，设置于空穴注入层与发光层之间；以及缓冲层，设置于空穴注入层与空穴传输层之间。

本发明另外提供一种显示装置，包括如上所述的有机发光二极管。

为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更加明显易懂，下文特例举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为现有技术的有机发光二极管结构的剖面图

图2为本发明有机发光二极管结构的剖面图

附图标记说明

玻璃基板～10；空穴注入层～12；缓冲层～13；空穴传输层～14；发光层～16；电子传输层～18；电子注入层～20；阴极～22

具体实施方式

本发明提供一种有机发光二极管，包括：阴极与阳极；发光层，设置于阴极与阳极之间；空穴注入层，设置于阳极与发光层之间；空穴传输层，设置于空穴注入层与发光层之间；缓冲层，设置于空穴注入层与空穴传输层之间。

阴极与阳极至少其中之一为透明电极，另一者可为金属、金属合金、透明金属氧化物或上述物质的混合层，此即表示两电极的材质可相同或不同，其中金属可为铝、钙、银、镍、铬、钛或镁，金属合金可为镁银合金，透明金属氧化物可为氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)、氧化铟锌(indium zincoxide，IZO)、氧化镉锡(cadmium tin oxide，CTO)、金属偶氮化合物(metallizedAZO)、氧化锌(zinc oxide，ZnO)、氮化铟(indium nitride，InN)或氧化锡(stannum dioxide，SnO₂)。

发光层包括主体材料及客体材料，其中主体材料为ADN，客体材料为DSA，主体材料与客体材料的体积比大致介于100∶2至100∶10之间，此外发光层的厚度大致介于约30至40nm之间，优选约30nm。空穴注入层是由有机材料，例如：星状芳香胺化合物，与P型掺杂材料所组成，其中星状芳香胺化合物可为1T-NANA、2T-NANA或m-MTDATA，P型掺杂材料可为TCNQ、F4-TCNQ或DDQ，星状芳香胺化合物与P型掺杂材料的体积比大致介于100∶1至100∶10之间，厚度大致介于15至200nm。空穴传输层可为芳香叔胺化合物，例如：NPB、HT2、TPD、DPFL-NPB、DPFL-TPD、DMFL-NPB、DPML-TPD、Spiro-NPB或Spiro-TAD，其厚度大致介于20至40nm之间，优选约20nm。

缓冲层形成在空穴注入层及空穴传输层之间，厚度大致介于15至200nm之间，优选约110nm，是由星状芳香胺化合物、芳香叔胺化合物及P型掺杂材料所组成，其中星状芳香胺化合物可为1T-NANA、2T-NANA或m-MTDATA，芳香叔胺化合物可为NPB、HT2、TPD、DPFL-NPB、DPFL-TPD、DMFL-NPB、DPML-TPD、Spiro-NPB或Spiro-TAD，P型掺杂材料可为TCNQ、F4-TCNQ或DDQ。其中星状芳香胺化合物与芳香叔胺化合物的体积比大致介于10∶1至1∶10，优选比例约1∶1，而P型掺杂物约占缓冲层总体积的1至10％。缓冲层与空穴注入层的厚度比大致介10∶1至1∶10之间。电子传输层113形成在阴极101与发光层之间，其组成材料可为Alq3，其厚度大致介于200至400nm之间，优选约300nm。

本发明有机发光二极管除了上述结构之外尚可包括设置于阴极101与电子传输层103之间的电子注入层，电子注入层可为碱金属卤化物、碱土金属卤化物、碱金属氧化物或金属碳酸化合物，例如为氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钠(NaF)、氟化钙(CaF₂)、氧化锂(Li₂O)、氧化铯(Cs₂O)、氧化钠(Na₂O)、碳酸锂(Li₂CO₃)、碳酸铯(Cs₂CO₃)或碳酸钠(Na₂CO₃)

上述各成分的化学式如下：

1T-NATA

4，4′，4″-tris(N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino)-triphenylamine

4，4’，4”-三(N-(1-萘基)-N-苯基-氨基)-三苯胺

2T-NATA

4，4′，4″-tris(N-(2-naphthyl)-N-phenyl-amino)-triphenylamine

4，4’，4”-三(N-(2-萘基)-N-苯基-氨基)-三苯胺

m-MTDATA

4，4′，4″-tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine

4，4’，4”-三(N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基)-三苯胺

NPB

HT2

N，N′-di(naphthalen-1-yl)-N，N′-diphenyl

-benzidine

N，N’-二(萘-1-基)-联苯基-联苯胺

TPD

N，N′-bis-(3-methylphenyl)-N，N′-bis-(phenyl)-benzidine

N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-双(苯基)-联苯胺

DPFL-NPB

N，N′-di(naphthalen-1-yl)-N，N′-diphenyl-9，9-diphenyl-fluorene

N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-联苯基-9，9’-联苯基-芴

DPFL-TPD

N，N′-bis-(3-methylphenyl)-N，N′-bis-(phenyl)-9，9-diphenyl-fluorene

N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-双(苯基)-9，9’-联苯基-芴

DMFL-TPD

N，N？Bis-(3-methylphenyl)-N，N？bis-(phenyl)-9，9？dimethyl-fluorene

N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-双(苯基)-9，9’-联苯基-芴

Spiro-NPB

Spiro-TAD

TCNQ F4-TCNQ DDQ

实施例

现有技术的比较例

如图1所示，说明有机发光二极管的制作，首先，提供具有氧化铟锡(Indium-tin-oxide，ITO)薄膜的玻璃基板10，用清洁剂、丙醇、乙醇以及超声波震荡清洁玻璃基板，用氮气吹干玻璃基板10，并用紫外线臭氧处理之。接着在压力10^-4Pa下共蒸镀2T-NATA与F4-TCNQ作为空穴注入层12，厚度约20nm，其中2T-NATA与F4-TCNQ的体积比约100∶6。接着，在空穴注入层12上蒸镀NPB(4，4’-双[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(4，4’-bis[N-(naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl))作为空穴传输层14，厚度约20nm，之后，在空穴传输层14上共蒸镀ADN及DSA至厚度约30nm作为发光层(light emitting layer)，其中ADN及DSA的体积比约为100∶2.5，接着，在发光层16上蒸镀Alq₃(三(8-羟基喹啉)铝(III)(tris(8-hydroxyquinoIine)aluminum(III)))至厚度约30nm作为电子传输层18，之后，在电子传输层18上蒸镀氟化锂(LiF)至厚度约1nm作为电子注入层20，最后，在电子注入层20上镀上铝(Al)金属作为阴极22，进行封装后，即完成有机发光二极管10的制作。

本发明的实施例

如图2所示，说明有机发光二极管的制作，首先，提供具有氧化铟锡(Indium-tin-oxide，ITO)薄膜的玻璃基板10，用清洁剂、丙醇、乙醇以及超声波震荡清洁玻璃基板，用氮气吹干玻璃基板10，并用紫外线臭氧处理之。接着，在压力10^-4Pa下共蒸镀2T-NATA与F4-TCNQ至厚度约20nm作为空穴注入层12，其中2T-NATA与F4-TCNQ的体积比约为100∶6，接着，在空穴注入层12上共蒸镀2T-NATA、NPB(4，4’-双[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯)及F4-TCNQ至130nm作为缓冲层13，其中2T-NATA与NPB的体积比约1∶1，之后在缓冲层13上蒸镀NPB(4，4’-双[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯)至厚度约20nm作为空穴传输层14，之后，在空穴传输层14上共蒸镀ADN及DSA至厚度约30nm作为发光层(light emitting layer)，其中AND为发光材料而DSA为掺杂物，两者的体积比约为100∶2.5，接着，在发光层16上蒸镀Alq₃(tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(III))至厚度约30nm作为电子传输层18，之后，在电子传输层18上蒸镀厚度约1nm的氟化锂(LiF)作为电子注入层20，最后，在电子注入层20上镀上铝(Al)金属作为阴极22，进行封装后，即完成有机发光二极管10的制作。

表1显示本发明实施例中具有缓冲层的有机发光二极管与现有技术比较例的有机发光二极管的操作电压(operation voltage)及亮度随缓冲层厚度的变化，其中x代表空穴注入层12的厚度，y代表缓冲层的厚度。由表1可得知，现有技术不具缓冲层13的有机发光二极管其操作电压约6.2V，当在空穴注入层12与空穴传输层14之间形成缓冲层13后，操作电压约降至5.7V，且当缓冲层厚度再增加至130nm，而空穴注入层12的厚度减少至20nm时，有机发光二极管的操作电压仍维持在约5.7V，且其亮度并不随缓冲层13的厚度变化，由此可知缓冲层13的加入不但可以降低空穴注入层12材料的使用量，也可有效降低操作电压。

表1

表2显示本发明实施例中操作电压及亮度随缓冲层13中的P型掺杂物(上述实施例中的F4TCNQ)掺杂量的变化。由表2可得知，随缓冲层中F4TCNQ掺杂量的增加，有机发光二极管的操作电压明显降低，且亮度不随掺杂量变化，当掺杂量增加至10％以上，操作电压不再随之变化，由此可知P型掺杂物的掺杂量优选约介于1％至10％之间。

表2

虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应以所附权利要求书所限定的为准。

Claims

1. 一种有机发光二极管，至少包括：

阴极与阳极；

发光层，设置于阴极与阳极之间；

空穴注入层，设置于阳极与发光层之间；

空穴传输层，设置于空穴注入层与发光层之间；以及

缓冲层，设置于空穴注入层与空穴传输层之间。

2. 如权利要求1所述的有机发光二极管，其中所述缓冲层为空穴注入层以及空穴传输层的混合层。

3. 如权利要求2所述的有机发光二极管，其中所述空穴注入层包括星状芳香胺化合物，而所述缓冲层除星状芳香胺化合物外还包括空穴传输材料。

4. 如权利要求3所述的有机发光二极管，其中所述空穴传输材料为芳香叔胺化合物。

5. 如权利要求1所述的有机发光二极管，其中所述缓冲层由星状芳香胺化合物、芳香叔胺化合物及P型掺杂材料所组成。

6. 如权利要求5所述的有机发光二极管，其中所述星状芳香胺化合物包括：1T-NANA、2T-NANA或m-MTDATA。

7. 如权利要求5所述的有机发光二极管，其中所述P型掺杂材料包括：TCNQ、F4-TCNQ或DDQ。

8. 如权利要求5所述的有机发光二极管，其中所述芳香叔胺化合物包括：NPB、HT2、TPD、DPFL-NPB、DPFL-TPD、DMFL-NPB、DPML-TPD、Spiro-NPB或Spiro-TAD。

9. 如权利要求5所述的有机发光二极管，其中所述星状芳香胺化合物与所述芳香叔胺化合物的体积比介于1∶10至10∶1。

10. 如权利要求5所述的有机发光二极管，其中所述星状芳香胺化合物与所述芳香叔胺化合物的体积比约为1∶1。

11. 如权利要求5所述的有机发光二极管，其中所述P型掺杂物约占所述缓冲层总体积的1％至10％。

12. 如权利要求1所述的有机发光二极管，其中所述缓冲层与所述空穴注入层的厚度比介于10∶1至1∶10之间。

13. 如权利要求1所述的有机发光二极管，其中所述空穴注入层的厚度介于15至200nm之间。

14. 如权利要求1所述的有机发光二极管，其中所述缓冲层的厚度介于15至200nm之间。

15. 一种显示器，包括：

如权利要求1所述的有机发光二极管；以及

连接至所述有机发光二极管的驱动电路，以制动所述有机发光二极管。

16. 如权利要求15所述的显示器，其中所述驱动电路包括薄膜晶体管。