CN114447238A - 电致发光线 - Google Patents
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Abstract
本揭露提供一种电致发光线，其包括中心导线、空穴传输层、电致发光层、电子传输层以及透明导电层。空穴传输层包绕中心导线。电致发光层包绕空穴传输层，且包括以式(1)表示的空穴主体材料，
式
以及式(2)表示的电子主体材料，
以及以式(3)表示的发光材料，
当以电致发光层的总重量计，空穴主体材料的含量介于46.5wt％至49.5wt％间，电子主体材料的含量介于46.5wt％至49.5wt％间，且发光材料的含量介于1.0wt％至7.0wt％间。电子传输层包绕发光层。透明导电层包绕电子传输层。如此一来，可提升发光材料的出光率，从而提升电致发光线整体的发光亮度。
Description
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空穴主体材料及电子主体材料的电致发光线。
背景技术
近年来，电致发光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使其达到高发光亮度。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。
为提升发光亮度或出光率，现有的线型电致发光元件常会在其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
本揭露提供一种电致发光线，其具有掺杂于电致发光层中的空穴主体材料及电子主体材料，以借此提升电致发光线整体的发光亮度。
根据本揭露一些实施方式，本揭露的电致发光线包括中心导线、空穴传输层、电致发光层、电子传输层以及透明导电层。空穴传输层包绕中心导线。电致发光层包绕空穴传输层，其中电致发光层包括以式(1)表示的空穴主体材料，
以式(2)表示的电子主体材料，
以及以式(3)表示的发光材料，
且当以电致发光层的总重量计，空穴主体材料的含量介于46.5wt％至49.5wt％间，电子主体材料的含量介于46.5wt％至49.5wt％间，且发光材料的含量介于1.0wt％至7.0wt％间。电子传输层包绕发光层。透明导电层包绕电子传输层。
在一些实施方式中，空穴主体材料与电子主体材料所形成的偶极矩介于4.6D至5.0D间。
在一些实施方式中，电致发光层的厚度介于20nm至40nm间。
在一些实施方式中，空穴传输层的厚度介于40nm至60nm间。
在一些实施方式中，空穴传输层的最高占据分子轨域(highest occupiedmolecular orbital，HOMO)介于-5.1eV至-5.9eV间。
在一些实施方式中，电子传输层的厚度介于30nm至50nm间。
在一些实施方式中，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。
在一些实施方式中，中心导线的直径介于150μm至170μm间。
在一些实施方式中，中心导线的功函数(work function)介于-4.4eV至-5.6eV间。
在一些实施方式中，电致发光线还包括包绕透明导电层的透明保护层。
根据本揭露上述实施方式，电致发光线具有掺杂于电致发光层中的空穴主体材料、电子主体材料以及发光材料，通过空穴主体材料与电子主体材料间的搭配，可改变发光材料于电致发光层中的排列方向，以提升发光材料的出光率，从而提升电致发光线整体的发光亮度。此外，通过调整空穴主体材料、电子主体材料以及发光材料各自的含量，更有助于进一步提升电致发光线整体的发光亮度。
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绘示根据本揭露一些实施方式的电致发光线的立体分解示意图；以及
图2绘示图1的电致发光线沿线段a-a'的剖面示意图。
【符号说明】
100:电致发光线
110:中心导线
120:空穴传输层
130:电致发光层
132:空穴主体材料
134:电子主体材料
136:发光材料
140:电子传输层
150:透明导电层
160:透明保护层
H1～H5:厚度
D1～D2:直径
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，为明确地说明起见，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。
本揭露内容提供一种电致发光线，其具有掺杂于电致发光层中的空穴主体材料及电子主体材料。通过空穴主体材料与电子主体材料间的搭配，可改变发光材料于电致发光层中的排列方向，以提升发光材料的出光率，从而提升电致发光线整体的发光亮度。
图1绘示根据本揭露一些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以及图2。电致发光线100包括中心导线110、空穴传输层120、电致发光层130、电子传输层140以及透明导电层150。透明导电层150包绕电子传输层140，电子传输层140包绕电致发光层130，电致发光层130包绕空穴传输层120，且空穴传输层120包绕中心导线110。需特别说明的是，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的材料可包括导电金属，例如铜、金、银、镍、铂、钯或上述任意的组合。在另一些实施方式中，中心导线110的材料可包括导电金属氧化物，例如氧化铟锡。透过上述材料的选择，可使中心导线110具有介于特定范围内的功函数(work function)，从而提升中心导线110的导电性。在一些实施方式中，中心导线110的功函数可例如是介于-4.4eV至-5.6eV间。
空穴传输层120、电致发光层130及电子传输层140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120包绕中心导线110，电致发光层130包绕空穴传输层120，且电子传输层140包绕电致发光层130。
电致发光层130包括空穴主体材料132、电子主体材料134以及发光材料136。空穴主体材料132以式(1)表示，
简称CBP；电子主体材料134以式(2)表示，
简称B3PYMPM；且发光材料136以式(3)表示，
简称Irppy2acac。透过将上述空穴主体材料132与电子主体材料134混合并掺杂于电致发光层130中，可于电致发光层130中形成一定程度的偶极矩，从而使得上述发光材料136受到偶极矩的诱导而改变其分子的排列方向(orientation)，借此提升发光材料136的出光率，从而提升电致发光线100的发光亮度。详细而言，混合后的空穴主体材料132与电子主体材料134可形成一偶极矩，且所述偶极矩的方向是可例如是由空穴主体材料132的电荷中心指向电子主体材料134的电荷中心，而发光材料136可被诱导以顺着所述偶极矩的方向排列，从而提升发光材料136的出光率。具体而言，发光材料136的排列方向可平行于所述偶极矩的方向。在一些实施方式中，由空穴主体材料132与电子主体材料134所形成的偶极矩可介于4.6D至5.0D间，从而提供足够的驱动力以诱导发光材料136重新排列。详细而言，当空穴主体材料132与电子主体材料134所形成的偶极矩小于4.6D时，可能使得两者所形成的偶极矩无法充分地诱导每一个发光材料136顺着同一方向排列，导致发光材料136的出光率过低，从而影响电致发光线100整体的发光亮度。
当以电致发光层130的总重量计，空穴主体材料132的含量介于46.5wt％至49.5wt％间，电子主体材料134的含量介于46.5wt％至49.5wt％间，且发光材料136的含量介于1.0wt％至7.0wt％间。换句话说，在电致发光层130中，空穴主体材料132以及电子主体材料134所占的总比例相较于发光材料136所占的比例是较大的。如此一来，可确保空穴主体材料132与电子主体材料134所形成的偶极矩提供足够的驱动力以诱导发光材料136重新排列。具体而言，通过添加相对少量(相对于空穴主体材料132与电子主体材料134的总含量)的发光材料136，可确保每一个发光材料136受到足够大的偶极矩以良好地进行排列。另一方面，通过将空穴主体材料132与电子主体材料134的含量调整为趋近于相同，可较佳地控制所形成的偶极矩的方向，以促使发光材料136规律地排列。
空穴传输层120及电子传输层140配置于电致发光层130的相对两表面。更详细而言，电子传输层140包绕电致发光层130，且电致发光层130包绕空穴传输层120。在一些实施方式中，空穴传输层120的最高占据分子轨域介于-5.1eV至-5.9eV间，且电子传输层140的最低未占分子轨域介于-4.2eV至-2.7eV间。空穴传输层120及电子传输层140经配置以分别降低空穴及电子注入电致发光层130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120的最高占据分子轨域与电子传输层140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电致发光层130的电容值，从而提升电致发光层130的发光亮度。
在一些实施方式中，空穴传输层120的材料可包括p型金属氧化物、p型有机高分子、p型有机化合物、p型有机金属化合物或上述任意的组合。举例而言，p型金属氧化物可以是三氧化钼(MoO3)、三氧化钨(WO3)或上述任意的组合；p型有机高分子可以是PEDOT:PSS；p型有机化合物以及p型有机金属化合物可以是NPB、TCTA、TAPC、dppf、CuPc或上述任意的组合。透过上述材料的选择，可使得空穴传输层120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140的材料可包括n型有机金属化合物、n型有机化合物或上述任意的组合。举例而言，n型有机金属化合物可以是三氧化铼(ReO3)、氧化锌(ZnO)、Liq、RbCO3或上述任意的组合；n型有机化合物可以是Alq3、TPBi、B3PYMPM、TmPyPB、POT2T或上述任意的组合。透过上述材料的选择，可使得电子传输层140的最低未占分子轨域介于合适的范围中。
透明导电层150包绕电子传输层140。在一些实施方式中，透明导电层150可包括多条银纳米线，其中每一条银纳米线的线直径可介于50nm至100nm间，且其线长可介于5μm至50μm间。在一些实施方式中，可将含量约为5wt％的银纳米线均匀地混合于乙醇中(即以两者的总重量计，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140，从而形成透明导电层150。
在一些实施方式中，电致发光线100可还包括透明保护层160。透明保护层160经配置以均匀地包绕及保护透明导电层150，从而避免透明导电层150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160的材料可包括聚乙烯醋酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate，EVA)、聚醋酸乙烯酯(polyvinyl acetate，PVAC)或上述任意的组合。
本揭露的电致发光线100可具有特定的厚度以及可挠曲性，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(即线径D1)可介于190μm至260μm间，且其可挠曲半径可介于3.5mm至4.5mm间，使得电致发光线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可例如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，空穴传输层120的厚度H1可介于40nm至60nm间，较佳为50nm，且电子传输层140的厚度H3可介于30nm至50nm间，较佳为40nm。由于空穴传输层120及电子传输层140各自具有小的厚度，因此电致发光线100可在不大幅增加其整体厚度的前提下，提升电荷于电致发光线100中的传递速度，以提升电致发光线100整体的发光亮度。在一些实施方式中，电致发光层130的厚度H2可介于20nm至40nm间，较佳为30nm，从而降低光线于传递时的能量耗损。在一些实施方式中，透明导电层150的厚度H4可介于30μm至40μm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160的厚度H5可介于40μm至50μm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的制造方法可包括透过湿式或干式的涂布方式依序形成空穴传输层120、电致发光层130、电子传输层140、透明导电层150以及透明保护层160，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，将对各比较例及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的制造方法是参照前述电致发光线的制造方法，于此不再赘述。在各比较例及各实施例的电致发光线中，中心导线具有160μm的厚度，且其材料是氧化铟锡；空穴传输层具有50nm的厚度；电子传输层具有40nm的厚度；电致发光层具有30nm的厚度；透明导电层具有34μm的厚度，且其材料包括上述的银纳米线；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)。此外，各实验例是使用电压为25伏特的直流电进行亮度测试，并使用色彩辉度计(购买自TOPCON公司，产品型号BM-7AC)进行亮度测量。
<实验例1：空穴主体材料及电子主体材料对电致发光线的发光亮度的影响测试>
在本实验例中，各实施例的电致发光线同时具有空穴主体材料及电子主体材料；比较例1至4的电致发光线不具有任何电子主体材料；比较例5至7的电致发光线不具有任何空穴主体材料。各比较例及各实施例的电致发光线中的空穴主体材料、电子主体材料与发光材料的种类与含量以及电致发光线的亮度测试结果如表一所示。需特别说明的是，比较例5至7的电致发光线所使用的电子主体材料可以式(4)表示，
简称CBPB3PYPM。
表一
由实验结果可知，各实施例的电致发光线的发光亮度皆大于各比较例的电致发光线的发光亮度，亦即，空穴主体材料及电子主体材料的搭配确实有助于提升电致发光线的发光亮度。
<实验例2：不同含量的空穴主体材料及电子主体材料对电致发光线的发光亮度的影响测试>
在本实验例中，各实施例的电致发光线分别具有不同含量的空穴主体材料及电子主体材料，其中空穴主体材料是使用CBP，电子主体材料是使用B3PYMPM，且发光材料是使用Irppy2acac。各实施例的电致发光线中的空穴主体材料、电子主体材料与发光材料的含量以及电致发光线的亮度测试结果如表二所示。
表二
由实验结果可知，当空穴主体材料的含量与电子主体材料的含量趋近于相同时，电致发光线具有较大的发光亮度。如前文所述，通过将空穴主体材料的含量与电子主体材料的含量调整为趋近于相同，可较佳地控制所形成的偶极矩的方向，以促使发光材料规律地排列，从而提升电致发光线整体的发光亮度。
<实验例3：不同种类的空穴主体材料及电子主体材料对电致发光线的发光亮度的影响测试>
在本实验例中，各实施例的电致发光线分别具有不同种类的空穴主体材料及电子主体材料，其中空穴主体材料与电子主体材料各自的含量皆是47.5％；发光材料是使用Irppy2acac，且其含量是5％。各实施例的电致发光线中的空穴主体材料与电子主体材料的种类以及电致发光线的亮度测试结果如表三所示。
表三
请同时参阅表一及表三，由实验结果可知，使用各种类的空穴主体材料及电子主体材料进行搭配皆可使各实施例的电致发光线相较于各比较例的电致发光线具有较大的发光亮度。换句话说，空穴主体材料及电子主体材料的搭配确实有助于提升电致发光线的发光亮度。
根据本揭露上述实施方式，电致发光线具有掺杂于电致发光层中的空穴主体材料、电子主体材料以及发光材料，通过空穴主体材料与电子主体材料间的搭配，可改变发光材料于电致发光层中的排列方向，以提升发光材料的出光率，从而提升电致发光线整体的发光亮度。此外，通过调整空穴主体材料、电子主体材料以及发光材料各自的含量，更有助于进一步提升电致发光线整体的发光亮度。
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 (10)
1.一种电致发光线，其特征在于，包括：
中心导线；
空穴传输层，包绕所述中心导线；
电致发光层，包绕所述空穴传输层，其中所述电致发光层包括：
以式(1)表示的空穴主体材料，
以式(2)表示的电子主体材料，
以式(3)表示的发光材料，
电子传输层，包绕所述发光层；以及
透明导电层，包绕所述电子传输层。
2.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，所述空穴主体材料与所述电子主体材料所形成的偶极矩介于4.6D至5.0D间。
3.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，所述电致发光层的厚度介于20nm至40nm间。
4.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40nm至60nm间。
5.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，所述空穴传输层的最高占据分子轨域介于-5.1eV至-5.9eV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30nm至50nm间。
7.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于，所述电子传输层的最低未占分子轨域介于-4.2eV至-2.7eV间。
8.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。
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，还包括透明保护层，包绕所述透明导电层。
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