CN110635054A - 有机电激发光元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有机电激发光元件，包括阳极、电洞传输层、发光层、电子传输层以及阴极依序堆迭，其中所述发光层包括三‑2,5‑二苯基‑4‑甲基铱(III)的掺杂物。

Description

有机电激发光元件

技术领域

本发明涉及一种有机电激发光元件，特别是涉及一种有机掺杂物设置在发光层内的有机电激发光元件。

背景技术

有机电激发光元件(OLEDs)在显示器产业中，特别是在平面显示器产业中越来越受到重视，因为有机发光二极管元件能在低驱动电压下操作，又能产生高发光效率、发光范围涵盖可见光区以及近红外光区。

有机电激发光元件为在阳极与阴极电极之间经由旋涂制程或者真空蒸镀制程沉积有机材料所制备而成的元件。基本的有机电激发光元件在两个电极之间至少包含电洞传输层，发光层和电子传输层。由阳极所产生的电洞经过电洞传输层和由阴极所产生的电子经过电子传输层在发光层互相结合后形成激子，并且发光。其中，有机电激发光元件可以根据需要经由改变发光层中的材料种类来调整并发射各种波段的光。为了开发稳定、高发光效率的有机电激发光元件，利用发光层的掺杂物的材料选择提升元件特性是目前产业中极需努力的目标。

发明内容

本发明提供一种有机电激发光元件，包括阳极、电洞传输层、发光层、电子传输层以及阴极依序堆迭，其中所述发光层包括掺杂物，所述掺杂物包括如三-2,5-二苯基-4-甲基铱(III)(tris-2,5-diphenyl-4-methyl Iridium(III))的化合物。

本发明还提供一种发光装置，包括多个发光单元，其中发光单元包括第一发光元件以及第二发光元件，且第一发光元件为包括三-2,5-二苯基-4-甲基铱(III)的化合物的有机电激发光元件。

本发明还提供一种发光装置，包括发光单元，其中发光单元包括第一发光元件以及第二发光元件，第一发光元件以及第二发光元件的其中一者堆迭在另一者上，且第一发光元件为包括三-2,5-二苯基-4-甲基铱(III)的化合物的有机电激发光元件。

附图说明

图1所示为本发明第一实施例的有机电激发光元件的剖面示意图。

图2所示为本发明第二实施例的有机电激发光元件的剖面示意图。

图3所示为本发明第三实施例的有机电激发光元件的剖面示意图。

图4所示为本发明发光装置及发光单元第一实施例的配置俯视示意图。

图5所示为本发明发光装置及发光单元第二实施例的配置俯视示意图。

图6所示为本发明发光单元的第三实施例的剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 阳极

20 电洞传输层

22 电子阻挡层

24 电洞注入层

30 发光层

301 第一发光层

302 第二发光层

30a 基底材料

30b 掺杂物

30c 发光材料

40 电子传输层

42 电洞阻挡层

44 电子注入层

50 阴极

60 折射率搭配层

100、200、300 有机电激发光元件

DP1、DP2 发光装置

DU、DU’ 发光单元

LE1 第一发光元件

LE2 第二发光元件

LE3 第三发光元件

OL 出射光

PX 像素

具体实施方式

为使本领域技术人员能更进一步了解本发明，以下特列举本发明的实施例，并配合附图详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。须注意的是，附图均为简化的示意图，因此，仅显示与本发明有关的元件与组合关系，以对本发明的基本架构或实施方法提供更清楚的描述，而实际的元件与布局可能更为复杂。另外，为了方便说明，本发明的各附图中所示的组件并非以实际实施的数目、形状、尺寸做等比例绘制，其详细的比例可依照设计的需求进行调整。

请参考图1。图1所示为本发明第一实施例的有机电激发光元件的剖面示意图。本实施例的有机电激发光元件100包含阳极10、电洞传输层20、发光层30、电子传输层40及阴极50依序堆迭。本实施例的有机电激发光元件100还可选择性的包括电洞注入层24、电子阻挡层22(或称第一效率提升层)、电洞阻挡层42及电子注入层44，其中电洞注入层24可位于阳极10与电洞传输层20之间，电子阻挡层22可位于电洞传输层20与发光层30之间，电洞阻挡层42可位于电子传输层40与发光层30之间，电子注入层44可位于阴极50与电子传输层40之间。根据本发明，发光层30包括基底材料30a以及掺杂物30b，且掺杂物30b包括三-2,5-二苯基-4-甲基铱(III)(tris-2,5-diphenyl-4-methyl Iridium(III))的化合物，也就是如下结构式(I)化合物。

基底材料30a是发光层30的主体材料，作为主发光体(host)，其适用于荧光或磷光的有机电激发光元件中，但不以此为限。本发明之发光层30可以发出磷光或延迟荧光，并且基底材料30a的最低三重态(triplet)能阶(T1能阶)大于掺杂物30b的最低三重态能阶(T1能阶)。具体而言，基底材料30a可例如包括咔唑(carbazole)、4,4',4”(n-咔唑)三苯胺(4,4',4”-tri(N-carbazolyl)triphenylamine,TCTA)以及4,4'-二(9-咔唑)联苯(4,4'-Bis(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl,CBP)，但不以此为限。例如，所有适合用来作为主发光体的磷光错合物都可应用在本实施例中。本实施例的掺杂物30b在发光层30中的体积百分比范围可为(但不限于)0.05％至20％，其中若浓度高于20％，则可能会发生淬熄(quenching)问题，若浓度低于0.05％，可能会影响发光效率。本实施例是以有机电激发光元件100为顶发光型元件为例，阳极10可例如包括氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)或其他适合的透明导电材料，而阴极50可包括低功函数的金属材料，例如银(Ag)、铝(Al)、镁(Mg)、铟(In)、钙(Ca)，但不以此为限。任何其他适合的材料皆可应用于本发明有机电激发光元件100的阳极10与阴极50中。在其他实施例中，有机电激发光元件100也可应用为顶发光或双面发光型的发光元件中，并依设计需要调整阳极10与阴极50的材料。电洞注入层24可为NDP9(Novaled公司之产品)作为其中之一的掺杂物或单一膜层使用，亦可使用能提升电洞浓度的相关材料当电洞注入层；电子传输层40可为掺杂喹啉锂(Liq)掺杂至电子传输层内或单纯无掺杂的电子传输层材料；电子注入层44可为氟化锂(LiF)或掺杂喹啉锂(Liq)，依需求使用。

以下提供本发明第一实施例的有机电激发光元件的制作方式。首先，提供一基底(例如可为一便于传送的载板)，于基底上形成阳极10。接着，于基底载入蒸镀系统前，先以溶剂及紫外线或臭氧清洗基底并进行脱脂与去除污染物。之后，将具有阳极10的基底传送至真空沉积室，以加热的蒸镀舟在约10^-4托(Torr)以下的真空度环境下进行沉积制程，依序形成电洞注入层24、电洞传输层20、电子阻挡层22、发光层30、电洞阻挡层42、电子传输层40、电子注入层44及阴极50。发光层30的形成方式是将包括三-2,5-二苯基-4-甲基铱(III)(tris-2,5-diphenyl-4-methyl Iridium(III))，也就是如上述结构式(I)的化合物作为掺杂物30b与基底材料30a(主体材料)经由同时且共同蒸镀而形成。其中，结构式(I)的化合物掺杂物30b在发光层30中具有特定体积百分比浓度(例如0.05％至20％)，且将发光层30形成于电洞传输层20上。本实施例是先在电洞传输层20上形成电子阻挡层22再形成发光层30。并且，形成发光层30的方法并不限于蒸镀制程，其他适合的薄膜沉积制程或镀膜制程也可用来制作发光层30。在一实施例中，还可在阴极50上设置其他膜层，例如折射率搭配层60，但不以此为限。

本实施例的有机电激发光元件100可藉由发光层30中结构式(I)的化合物掺杂物30b而激发出波长在约495纳米至590纳米范围的可见光，也就是绿光，但不以此为限。因此，有机电激发光元件100可作为绿色有机发光二极管。在本实施例的变化实施例中，还可以将本实施例所提供能够发出绿光的有机电激发光元件100与其他能够发出不同色光的发光元件互相堆迭，以此形成能够发出白光(或其他颜色光线)的有机电激发光元件，亦即可制作出白光有机发光二极管(White-OLED,WOLED)或其他颜色的有机发光二极管。换句话说，可以藉由不同色光的发光元件与本实施例能够发出绿光的有机电激发光元件100堆迭，以此得到利用本实施例有机电激发光元件100所发出的绿光所能混合而成的色光。

下文将继续揭示本发明的其它实施例，为了简化说明并突显各实施例或变化实施例之间的差异，并不再对重复部分作赘述。

请参考图2。图2所示为本发明第二实施例的有机电激发光元件的剖面示意图。本实施例与第一实施例的主要不同处在于发光层30还包括能够激发出不同波长色光的至少一发光材料30c。发光材料30c可为任何适合作为掺杂物的发光材料，例如磷光材料。本实施例中发光材料30c在发光层30中的体积百分比范围为0.05％至20％。也就是说，本实施例的发光层30具有两种掺杂物，并且两者在发光层30中的体积百分比范围各自为0.05％至20％。举例而言，本实施例所提供的结构式(I)的化合物掺杂物30b系与其他能够激发出不同波长色光的发光材料30c同时存在于同一发光层30中。本实施例的发光材料30c可为能够激发出红光的磷光材料，而与本实施例能够激发出绿光的结构式(I)化合物掺杂物30b存在且混合于同一发光层30中。藉此，本实施例的发光层30能够发出黄光，但不以此为限。在本实施例的变化实施例中，根据选择的发光材料30c不同，还可以形成能够发出白光的有机电激发光元件，亦即白光有机发光二极管。

本实施例的发光层30的制作方式与第一实施例的发光层30的制作方式的差异在于，以结构式(I)的化合物掺杂物30b与发光材料30c依照特定比例混合，并与基底材料30a共同蒸镀形成发光层30，其中结构式(I)的化合物掺杂物30b与发光材料30c相对于整体发光层30的体积百分比浓度皆为0.05％至20％，换句话说，掺杂物30b相对于最终发光层30的体积具有0.05％至20％的体积百分比，且发光材料30c相对于最终发光层30的体积具有0.05％至20％的体积百分比，但不以此为限。

请参考图3。图3所示为本发明第三实施例的有机电激发光元件的剖面示意图。本实施例的发光层30包括第一发光层301以及第二发光层302，其中第一发光层301与第二发光层302的其中一者堆迭在另一者上，例如图3显示第二发光层302堆迭在第一发光层301上。其中，发光层30包括结构式(I)化合物掺杂在第一发光层301内，而未掺杂在第二发光层302内，结构式(I)化合物掺杂物30b在第一发光层301中的体积百分比范围例如为0.05％至20％。如前所述，结构式(I)化合物掺杂物30b可经由电激发光后产生第一色光，例如波长位于495纳米至590纳米范围的可见光。此外，发光层30还包括一发光材料30c，掺杂于第二发光层302中，发光材料30c在第二发光层302中的体积百分比范围例如为0.05％至20％。发光材料30c可经由电激发光后产生第二色光，且第一色光的光谱的波峰位置不同于第二色光的光谱的波峰位置。在一些实施例中，第一发光层301和第二发光层302分别发出不同波长范围的可见光。举例而言，本实施例的第二发光层302中的发光材料30c可为能够激发出红光的磷光材料，其所产生的红光能够与本实施例第一发光层301中的结构式(I)的化合物掺杂物30b所激发出的绿光混合，藉此本实施例的发光层30能够发出黄光，但不以此为限。在本实施例的变化实施例中，还提供由多个上述有机电激发光元件100堆迭而成的有机电激发光元件组。其中结构式(I)的化合物掺杂在各有机电激发光元件100中的第一发光层301内，而各有机电激发光元件100中的第二发光层302中的发光材料30c则可以彼此不同，依据使用者的需求而定。也就是说，当所提供的有机电激发光元件组的其中一个有机电激发光元件100能够发出黄光，将其和另一个能够发出蓝光的有机电激发光元件互相堆迭，将可形成能够发出白光的有机电激发光元件组，亦即白光有机发光二极管，并作为显示器或照明元件，但不以此为限。在本实施例的又一变化实施例中，还可将上述的有机电激发光元件组和其他发光元件结合以达到更加宽广的发光光谱。

本实施例的发光层30的制作方式与第一实施例的发光层30的制作方式的差异在于，分别以不同材料制作第一发光层301与第二发光层302，包括以结构式(I)的化合物掺杂物30b与基底材料30a经由蒸镀而形成第一发光层301，其中结构式(I)的化合物掺杂物30b在第一发光层301中具有特定体积百分比浓度(例如0.05％至20％)，并以能够发出另一色光的发光材料30c，例如磷光材料，与基底材料30a蒸镀形成第二发光层302，其中发光材料30c在第二发光层302中有特定的体积百分比浓度(例如0.05％至20％)，但不以此为限。第一发光层301与第二发光层302的堆迭顺序可依实际情况而定。在一些实施例中，可以先形成第二发光层302再形成堆迭于第二发光层302上的第一发光层301。

本发明还另提供一种发光装置，包括至少一发光单元。其中，发光单元是用来向观看者显示影像的子像素或像素，各发光单元分别为一堆迭结构，其包括被配置为能发出具有亮度和颜色的光线的所有相关膜层、相关元件或相关部分。

请参考图4。图4所示为本发明发光装置及发光单元第一实施例的配置俯视示意图。如图4所示，发光装置DP1例如为一显示装置，包括多个可自发光的发光单元DU，作为显示装置中的显示单元。其中，各发光单元DU可为一第一发光元件LE1、一第二发光元件LE2或一第三发光元件LE3，分别表示能发出不同颜色光线的发光单元DU，但不以此为限。本实施例的发光装置DP1包括多个第一发光元件LE1、多个第二发光元件LE2以及多个第三发光元件LE3彼此交替并排设置成一阵列。另外，一个第一发光元件LE1、一个第二发光元件LE2与一个第三发光元件LE3可形成一像素PX。举例来说，第一发光元件LE1可为上述第一实施例的有机电激发光元件100，用以发出波长在约495纳米至590纳米范围的可见光，也就是绿光，第二发光元件LE2与第三发光元件LE3可分别为任何能够发出蓝光的发光元件以及任何能够发出红光的发光元件，但不限于此。举例来说，各像素PX的第二发光元件LE2、第三发光元件LE3分别为能够发出蓝光及红光的有机电激发光元件或无机电激发光元件，但不限于此。据此，像素PX能够发出一混合色光，例如为(但不限于)白光。在本实施例的一变化实施例中，各像素PX的第一发光元件LE1还可为本发明有机电激发光元件的第二实施例的有机电激发光元件200或第三实施例的有机电激发光元件300，用以发出黄光。并且，各像素PX还包括一第四发光元件(图未示)，用以发出绿光，以此形成能够发出RGBY(red,green,blue,yellow)四种色光的像素PX，并发出一混合色光，例如为(但不限于)白光。

请参考图5。图5所示为本发明发光装置及发光单元第二实施例的配置俯视示意图。如图5所示，发光装置DP2可例如为一照明器件或一光源，包括多个显示单元DU，其中各发光单元DU分别为一第一发光元件LE1或一第二发光元件LE2，且第一发光元件LE1与第二发光元件LE2彼此交替并排设置。第一发光元件LE1可为上述本发明有机电激发光元件的第二实施例的有机电激发光元件200或第三实施例的有机电激发光元件300，用以发出黄光，第二发光元件LE2可为任何能够发出蓝光的发光元件(例如蓝色有机电激发光元件或蓝色无机电激发光元件)，但不以此为限。据此，发光装置DP2能够发出一混合色光，例如为(但不限于)白光。在一些实施例中，发光装置DP2可发出白光，并以此做为一白光光源，例如非自发光发光装置的背光模块。此背光模块还可包括相关的光学膜层以及电路等，但不以此为限。

请参考图6。图6所示为本发明发光单元的第三实施例的剖面示意图。如图6所示，发光单元DU’可包括多个发光元件互相堆迭。举例来说，发光单元DU’包括一第一发光元件LE1与一第二发光元件LE2，第一发光元件LE1以及第二发光元件LE2的其中一者堆迭在另一者上。本实施例中，第一发光元件LE1为上述实施例的有机电激发光元件100、200或300，但不限于此。第一发光元件LE1可选择性的用以发出包含由光波峰值位于495纳米至590纳米的范围内所组成的可见光，也就是绿光，但不限于此。此外，第二发光元件LE2所发出的可见光波长范围不同于第一发光元件LE1所发出的可见光波长范围。举例来说，当第一发光元件LE1为可发出绿光的有机电激发光元件100，第二发光元件LE2可例如为任何可发出红光的发光元件。藉此，发光单元DU’可发出一混合色光，例如为(但不限于)黄色的一出射光OL。在另一实施例中，第一发光元件LE1为可发出黄光的有机电激发光元件200或有机电激发光元件300，第二发光元件LE2例如为可发出蓝光的任何发光元件。藉此，发光单元DU’可发出一混合色光，例如为(但不限于)白色的一出射光OL。在一变化实施例中，发光单元DU’还可包括设置在第二发光元件LE2上的一第三发光元件(图未示)，但不限于此。举例来说，第一发光元件LE1为可发出绿光的有机电激发光元件100，第二发光元件LE2为可发出红光的任何发光元件，且第三发光元件为可发出蓝光的任何发光元件。藉此，发光单元DU’可发出一混合色光，例如为(但不限于)白色的一出射光OL。

综合上述，本发明以结构式(I)化合物之有三-2,5-二苯基-4-甲基铱(III)作为掺杂物，掺杂于有机电激发光元件的发光层中，并且可以视使用者需求，选择性地搭配习知的磷光发光材料，调整其在发光层中的掺杂方式以达成所需的发光光谱与发出的光线颜色。并且，本发明的有机电激发光元件可以应用于显示器或照明元件上作为发光装置，以提供所需颜色的光线。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种有机电激发光元件，其特征在于，包括一阳极、一电洞传输层、一发光层、一电子传输层以及一阴极依序堆迭，其中所述发光层包括一掺杂物，所述掺杂物包括如结构式(I)所示的化合物：

2.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，所述掺杂物在所述发光层中的体积百分比范围为0.05％至20％。

3.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，所述发光层还包含一基底材料与一发光材料，且所述发光材料在所述发光层中的体积百分比范围为0.05％至20％。

4.如权利要求3所述的有机电激发光元件，其特征在于，所述基底材料包括咔唑、4,4',4”(n-咔唑)三苯胺以及4,4'-二(9-咔唑)联苯。

5.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，所述发光层包括一第一发光层以及一第二发光层，其中所述第一发光层与所述第二发光层的其中一者堆迭在另一者上。

6.如权利要求5所述的有机电激发光元件，其特征在于，所述结构式(I)的化合物掺杂于所述第一发光层内，而未掺杂于所述第二发光层内。

7.如权利要求6所述的有机电激发光元件，其特征在于，所述结构式(I)的化合物在所述第一发光层中的体积百分比范围为0.05％至20％。

8.如权利要求6所述的有机电激发光元件，其特征在于，所述发光层还包括一发光材料，掺杂于所述第二发光层中。

9.如权利要求5所述的有机电激发光元件，其特征在于，所述第一发光层和所述第二发光层分别发出不同波长范围的可见光。

10.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，所述有机电激发光元件可发出包含由光波峰值位于495纳米至590纳米的范围内所组成的可见光。

11.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，所述发光层具有一基底材料，且所述基底材料的最低三重态能阶大于所述掺杂物的最低三重态能阶。

12.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，还包括设置在所述发光层及所述电洞传输层之间的一电子阻挡层及设置在所述发光层及所述电子传输层之间的一电洞阻挡层。

13.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，还包括设置在所述阳极及所述电洞传输层之间的一电洞注入层以及设置在所述阴极及所述电子传输层之间的一电子注入层。

14.一种发光装置，其特征在于，包括多个发光单元，其中所述发光单元包括一第一发光元件以及一第二发光元件，且所述第一发光元件为如权利要求1所述的有机电激发光元件。

15.一种发光单元，其特征在于，所述发光单元包括一第一发光元件以及一第二发光元件，所述第一发光元件以及所述第二发光元件的其中一者堆迭在另一者上，且所述第一发光元件为如权利要求1所述的有机电激发光元件。

16.如权利要求15所述的发光单元，其特征在于，所述第一发光元件可发出包含由光波峰值位于495纳米至590纳米的范围内所组成的可见光，且所述第二发光元件所发出的可见光波长范围不同于所述第一发光元件所发出的可见光波长范围。

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