CN113382493A

CN113382493A - 电致发光线

Info

Publication number: CN113382493A
Application number: CN202010399635.9A
Authority: CN
Inventors: 黄敏傑; 薛羽利; 吴政樑
Original assignee: Taiwan Textile Research Institute
Current assignee: Taiwan Textile Research Institute
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2021-09-10
Anticipated expiration: 2040-05-13
Also published as: TW202134763A; TWI731616B; CN113382493B

Abstract

一种电致发光线包含中心导线、空穴传输层、发光层、电子传输层以及透明导电层。空穴传输层包绕中心导线，且空穴传输层的最高占据分子轨域介于‑4.8eV至‑5.9eV间。发光层包绕空穴传输层。电子传输层包绕发光层，且电子传输层的最低未占分子轨域介于‑4.2eV至‑2.7eV间。透明导电层包绕电子传输层。电致发光线的直径介于420.16μm至520.24μm间。空穴传输层及电子传输层可改变电荷注入发光层的方式并提升电荷于电致发光线中的传递速度，从而提升电致发光线的发光亮度。

Description

电致发光线

技术领域

本揭露内容是有关于一种电致发光线，且特别是有关于一种具有电子传输层及空穴传输层的电致发光线。

背景技术

电致发光(electroluminescence,EL)光源已被广泛地应用于各种显示照明装置中。在现有的电致发光元件中，通常需施加高电压才可达到高发光亮度。然而，高电压的电致发光元件的使用安全性存在着疑虑与风险。

为了提升发光亮度或出光率，现有的线型电致发光元件会在中心电极上配置额外的功能层，例如，强反光层、内电子发射层或外电子发射层等。然而，此方法使得制造程序复杂化，导致成本及线体直径增加，从而局限了线型电致发光元件的应用范围。因此，目前亟需一种新颖的电致发光元件以解决上述问题。

发明内容

根据本揭露一实施方式，电致发光线包含中心导线、空穴传输层、发光层、电子传输层以及透明导电层。空穴传输层包绕中心导线，且空穴传输层的最高占据分子轨域(highest occupied molecular orbital，HOMO)介于-4.8eV至-5.9eV间。发光层包绕空穴传输层。电子传输层包绕发光层，且电子传输层的最低未占分子轨域(lowest unoccupiedmolecular orbital，LUMO)介于-4.2eV至-2.7eV间。透明导电层包绕电子传输层。电致发光线的直径介于420.16μm至520.24μm间。

在本揭露一实施方式中，发光层包含透明树脂掺杂于其中。

在本揭露一实施方式中，以发光层的总重量计，透明树脂的含量介于40wt％至50wt％间。

在本揭露一实施方式中，电致发光线还包含介电层，配置于中心导线与空穴传输层间，且包绕中心导线。

在本揭露一实施方式中，空穴传输层的厚度介于35nm至55nm间。

在本揭露一实施方式中，电子传输层的厚度介于45nm至65nm间。

在本揭露一实施方式中，中心导线的直径介于150μm至170μm间。

在本揭露一实施方式中，电致发光线还包含透明保护层，包绕透明导电层。

在本揭露一实施方式中，中心导线的功函数(work function)介于-4.4eV至-5.6eV间。

在本揭露一实施方式中，空穴传输层、发光层、电子传输层以及透明导电层均匀地包绕中心导线。

根据本揭露上述实施方式，由于电致发光线具有包绕中心导线的空穴传输层以及电子传输层，且空穴传输层及电子传输层分别具有特定的最高占据分子轨域及最低未占分子轨域，因此可改变电荷注入发光层的方式并提升电荷于电致发光线中的传递速度，从而提升电致发光线的发光亮度。

附图说明

为让本揭露的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1绘示根据本揭露一实施方式的电致发光线的立体分解示意图；

图2绘示图1的电致发光线沿线段a-a'的剖面示意图；

图3绘示实施例4的电致发光线与比较例1的电致发光线的发光亮度与施加电压关系图。

【符号说明】

100:电致发光线

110:中心导线

120:介电层

130:空穴传输层

140:发光层

142:发光粉

144:透明树脂

150:电子传输层

160:透明导电层

170:透明保护层

D1,D2:直径

H1～H6:厚度

a-a':线段

具体实施方式

以下将以附图揭露本揭露的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本揭露。也就是说，在本揭露部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的，因此不应用以限制本揭露。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。另外，为了便于读者观看，附图中各元件的尺寸并非依实际比例绘示。

本揭露内容的电致发光线具有空穴传输层以及电子传输层包绕中心导线，藉此提升电荷于电致发光线中的传递速度并改变电荷注入发光层的方式，从而提升电致发光线的发光亮度。

图1绘示根据本揭露一实施方式的电致发光线100的立体分解示意图。图2绘示图1的电致发光线100沿线段a-a'的剖面示意图。请同时参阅图1及图2。电致发光线100包含中心导线110、介电层120、空穴传输层130、发光层140、电子传输层150以及透明导电层160。透明导电层160包绕电子传输层150，电子传输层150包绕发光层140，发光层140包绕空穴传输层130，空穴传输层130包绕介电层120，且介电层120包绕中心导线110。应了解到，本文中所提到的“包绕某元件”是指“包覆并围绕该元件的延伸表面”，于下文中将不再重复赘述。

中心导线110经配置以做为电致发光线100的中心电极。在一些实施方式中，中心导线110的材料包含导电金属，例如铜、金、银、镍、铂、钯或上述任意的组合，但并不以此为限。此外，透过上述材料的选择，可以使中心导线110具有特定范围的功函数(workfunction)，从而提升中心导线110的导电性。举例而言，中心导线110的功函数可介于-4.4eV至-5.6eV间。

空穴传输层130、发光层140及电子传输层150依序配置在中心导线110上以进行电致发光。若以电致发光线100的剖面图来看，如图2所示，空穴传输层130包绕中心导线110，发光层140包绕空穴传输层130，且电子传输层150包绕发光层140。在一些实施方式中，空穴传输层130与中心导线110之间更具有介电层120，以提供电致发光线100更好的发光效率。

在一些实施方式中，发光层140可包含由均匀混合的发光粉142以及透明树脂144所形成的电致发光涂料。在一些实施方式中，可将发光粉142、透明树脂144及水均匀混合以形成水溶液，再经过干燥步骤来形成电致发光涂料。在一些实施方式中，以发光层140的总重量计，发光粉142的含量可介于50wt％至60wt％间，透明树脂144的含量可介于40wt％至50wt％间，其中发光粉142的材料可例如是硫化锌，且透明树脂144的材料可如是聚二甲基硅氧烷、环氧树脂或聚氨酯，以避免发光粉142之间发生凝聚的现象，从而提升发光粉142的均匀性以及发光层140的量子效率。另外，由于透明树脂144具有良好的透光性，因此可提升发光层140的光穿透率，从而提升电致发光线100整体的发光亮度。在一些实施方式中，透明树脂144的光穿透率介于75％至98％间。此外，在一些实施方式中，更可通过在发光层140中添加交联剂来调整电致发光线100的可挠曲半径。

空穴传输层130及电子传输层150配置于发光层140的相对两表面。更详细而言，电子传输层150包绕发光层140，且发光层140包绕空穴传输层130。空穴传输层130的最高占据分子轨域介于-4.8eV至-5.9eV间，且电子传输层150的最低未占分子轨域介于-4.2eV至-2.7eV间。空穴传输层130及电子传输层150经配置以分别降低空穴及电子注入发光层140的能量障碍，以提升电荷于电致发光线100中的传递速度。具体而言，透过空穴传输层130的最高占据分子轨域与电子传输层150的最低未占分子轨域间的相互搭配，可提供一种阶梯式的电荷注入方式，其可降低各层间的能隙并同时提高发光层140的电容值，从而提升发光层140的发光亮度。

在一些实施方式中，空穴传输层130的材料可包含p型有机化合物、p型有机金属化合物、p型金属氧化物、p型有机高分子或上述任意的组合。举例而言，p型有机化合物及p型有机金属化合物可例如是NPB、TCTA、TAPC、dppf、CuPc或上述任意的组合；p型金属氧化物可例如是三氧化钼(MoO₃)、三氧化钨(WO₃)或上述任意的组合；p型有机高分子可例如是PEDOT:PSS。透过上述材料的选择，可以使空穴传输层130的最高占据分子轨域介于合适的范围中。

在一些实施方式中，电子传输层150的材料可包含n型有机化合物、n型有机金属化合物或上述任意的组合。举例而言，n型有机化合物可例如是Alq₃、B3PYMPM、TPBi、TmPyPB或上述任意的组合；n型有机金属化合物可例如是三氧化铼(ReO₃)、氧化锌(ZnO)、Liq、RbCO₃或上述任意的组合。透过上述材料的选择，可以使电子传输层150的最低未占分子轨域介于合适的范围中。

在一些实施方式中，电致发光线100可还包含介电层120配置于中心导线110与空穴传输层130间。介电层120经配置以使电荷较容易自中心导线110进入至空穴传输层130中并抵达发光层140。在一些实施方式中，介电层120的材料可包含例如是钛酸钡的介电质。在另一些实施方式中，介电层120的材料可包含透明树脂，例如是聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)、环氧树脂(epoxy)或水性聚氨酯(PU)。通过特定材料的选择，可以使介电层120与中心导线110具有良好的接合性，从而提高电致发光线100的发光效率并同时保持电致发光线100的可挠曲性。举例而言，可通过选择水性聚氨酯及钛酸钡的组合物来形成介电层120，其中水性聚氨酯及钛酸钡的重量比约为3：4，从而达到上述优点。

透明导电层160包绕电子传输层150。在一些实施方式中，透明导电层160包含多条银纳米线，每一条银纳米线的线直径介于50纳米至100纳米间，且其线长介于5微米至50微米间。举例而言，可将含量约为5wt％的银纳米线均匀地混合于乙醇中(即以乙醇的总重量计，银纳米线的含量约为5wt％)，以形成银纳米线悬浮液，并透过湿式的涂布方式将银纳米线悬浮液配置以包绕电子传输层150，从而形成透明导电层160。

在一些实施方式中，电致发光线100可还包含透明保护层170。透明保护层170经配置以均匀地包绕及保护透明导电层160，从而避免透明导电层160及电致发光线100在使用过程中造成损伤。在一些实施方式中，透明保护层170的材料可包含聚乙烯醋酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate，EVA)、聚醋酸乙烯酯(polyvinyl acetate，PVAC)或上述的组合。

电致发光线100可具有特定的厚度及可挠曲性，使其适合应用于各种不同型态的电致发光元件中。在一些实施方式中，电致发光线100的直径D1可介于420.16μm至520.24μm间，且可挠曲半径可介于3.5mm至4.5mm间，因此电致发光线100可应用于例如是导线、布料或广告箱背光板等产品中。电致发光线100的直径D1是透过其中各层的直径或厚度来控制。在一些实施方式中，中心导线110的直径D2可介于150μm至170μm间，使其具有良好的可挠曲性。在一些实施方式中，介电层120的厚度H1可介于35μm至45μm间，使其与中心导线110具有良好的接合性，从而提升电致发光线100的发光效率并同时保持电致发光线100的可挠曲性。在一些实施方式中，空穴传输层130的厚度H2可介于35nm至55nm间，且电子传输层150的厚度H4可介于45nm至65nm间。相较于电致发光线100中的其他各层，空穴传输层130及电子传输层150分别具有较小的厚度，使其可在不大幅增加电致发光线100整体的厚度的前提下，提升电荷于电致发光线100中的传递速度，从而提升电致发光线100整体的发光亮度。在一些实施方式中，发光层140的厚度H3可介于40μm至50μm间，且透明导电层160的厚度H5可介于20nm至30nm间，以提供良好的电子穿透率，从而提高电致发光线100整体的发光效率。在一些实施方式中，透明保护层170的厚度H6可介于40nm至50nm间，以提供良好的保护功能。

在一些实施方式中，电致发光线100的制造方法可包含透过湿式或干式的涂布方式依序形成介电层120、空穴传输层130、发光层140、电子传输层150、透明导电层160以及透明保护层170，并以拉线卷取的方式配置上述各层以包绕中心导线110。通过上述方式所形成的电致发光线100及其中的各层可具有合适且均匀的直径或厚度，使得电致发光线100中的各层可以合适的厚度均匀地包绕中心导线110，从而提升电致发光线100的发光均匀性，并增加电致发光线100的应用范围。

在以下叙述中，将使用本揭露的各实施例的电致发光线进行亮度测试。各实施例的电致发光线是参照前述电致发光线的制造方法，故于此将不再赘述。此外，下述各实验例是以电压为160伏特且频率为11千赫兹的交流电进行亮度测试，并以绝对亮度计(型号：TES-137，购买自泰仕电子公司)进行亮度测量。

<实验例1：空穴传输层及电子传输层对电致发光线的发光亮度的影响测试>

如表一所示，实施例1至实施例5的电致发光线各自使用包含不同材料的空穴传输层及/或电子传输层。反之，比较例1的电致发光线未使用任何空穴传输层及电子传输层。在实施例1至实施例5以及比较例1的电致发光线中，中心导线的材料为铜金属；介电层的材料为重量比为12/4/15的水性聚氨酯/水/钛酸钡；发光层的材料包含重量比为10/5/10的水性聚氨酯/水/硫化锌；透明导电层的材料包含上述的银纳米线；且透明保护层的材料为聚氨酯树脂(购买自迪克科技股份有限公司，产品型号ITK-5527)。使用绝对亮度计测量实施例1至实施例5及比较例1的发光亮度，并记录测试结果。

表一

由表一可知，实施例1至实施例5的电致发光线的发光亮度皆大于比较例1的电致发光线的发光亮度，也就是说，空穴传输层及/或电子传输层的配置确实有助于提升电致发光线的发光亮度。

<实验例2：空穴传输层及电子传输层的厚度对电致发光线的发光亮度的影响测试>

使用相同于实施例4的材料及方法来制作实施例6至实施例9的电致发光线，其中实施例6至实施例9的空穴传输层及电子传输层的厚度如表二所示。接着，使用绝对亮度计测量实施例6至实施例9的发亮光度，并记录测试结果。

表二

由表二的实施例7可知，当电子传输层的厚度为约53nm，且空穴传输层的厚度为约46nm时，电致发光线的发光亮度最大。

<实验例3：空穴传输层及电子传输层的厚度对电致发光线的发光亮度的影响测试>

除了空穴传输层及电子传输层的材料不同外，使用相同于实施例1至实施例5的材料及方法制作实施例10至实施例15的电致发光线，其中空穴传输层及电子传输层的材料如表三所示，且空穴传输层及电子传输层的厚度各自为46nm及53nm。接着，使用绝对亮度计测量实施例10至实施例15的发亮光度，并记录测试结果。

表三

由表三可知，通过搭配不同材料的空穴传输层或电子传输层，可使得电致发光线具有不同的发光亮度，其中当空穴传输层的材料为NPB，且电子传输层的材料为Liq时，电致发光线可具有较佳的发光亮度，如实施例15所示。

图3绘示实施例4的电致发光线与比较例1的电致发光线的发光亮度与施加电压关系图。请参阅图3，其是使用频率为11千赫兹的交流电于不同施加电压下以上述绝对亮度计测量电致发光线的发光亮度。由图3可知，在固定的施加电压下，实施例4的电致发光线的发光亮度约为比较例1的电致发光线的发光亮度的2倍，也就是说，实施例4的电致发光线在相同的施加电压下可具有较强的发光亮度。另一方面，在固定的发光亮度下，实施例4的电致发光线的施加电压约为比较例1的电致发光线的施加电压的0.35倍至0.45倍，也就是说，实施例4的电致发光线可在较低的施加电压下达到所需要的发光亮度。

根据本揭露上述实施方式，由于电致发光线具有包绕中心导线的空穴传输层以及电子传输层，且空穴传输层及电子传输层分别具有特定的最高占据分子轨域及最高占据分子轨域，因此可改变电荷注入发光层的方式并提升电荷于电致发光线中的传递速度，从而提升电致发光线的发光亮度。此外，透过将透明树脂掺杂于发光层中，可提升发光层的量子效率，从而提升电致发光线的发光亮度。

虽然本揭露已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭露，任何熟悉此技艺者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种电致发光线，其特征在于，包含：

中心导线；

空穴传输层，包绕所述中心导线，其中所述空穴传输层的最高占据分子轨域介于-4.8eV至-5.9eV间；

发光层，包绕所述空穴传输层；

电子传输层，包绕所述发光层，其中所述电子传输层的最低未占分子轨域介于-4.2eV至-2.7eV间；以及

透明导电层，包绕所述电子传输层，其中所述电致发光线的直径介于420.16μm至520.24μm间。

2.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，所述发光层包含透明树脂掺杂于其中。

3.根据权利要求2所述的电致发光线，其特征在于，以所述发光层的总重量计，所述透明树脂的含量介于40wt％至50wt％间。

4.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，还包含介电层，配置于所述中心导线与所述空穴传输层间，且包绕所述中心导线。

5.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，所述空穴传输层的厚度介于35nm至55nm间。

6.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，所述电子传输层的厚度介于45nm至65nm间。

7.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，所述中心导线的直径介于150μm至170μm间。

8.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，还包含透明保护层，包绕所述透明导电层。

9.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，所述中心导线的功函数介于-4.4eV至-5.6eV间。

10.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，所述空穴传输层、所述发光层、所述电子传输层以及所述透明导电层均匀地包绕所述中心导线。