CN1747613A

CN1747613A - 有机发光二极管及其制造方法

Info

Publication number: CN1747613A
Application number: CN 200510087985
Authority: CN
Inventors: 李重君
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2006-03-15

Abstract

本发明提供一种有机发光二极管，包括阴极与阳极，以及电子传输层，设置于该阴极与该阳极之间，其包含芴衍生物与含金属的物质，其中该芴衍生物的电子及空穴迁移率大于约10^－7平方厘米/伏特·秒。本发明还提供一种该有机发光二极管的制造方法。

Description

有机发光二极管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种有机电激发光装置，特别涉及一种有机发光二极管。

背景技术

自1987年起，柯达公司开发出第一个高效率有机电激发光元件后，有机电激发光元件(organic electroluminescent devices)及聚合电激发光元件(polymer electroluminescent devices)便引起业界的注意。由于有机电激发光元件具有高亮度、轻薄、自发光、低消耗功率、不需背光源、无视角限制、工艺简易及高反应速率等优良特性，已被视为平面显示器的明日之星。

电激发光的原理为一有机半导体薄膜元件，在外加电场作用下，电子与空穴分别由阴极与阳极注入，并在此元件中进行传递，当电子、空穴在发光层相遇后，电子及空穴再结合(recombination)形成一激子(exciton)，而激子会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。一般简单的元件结构为在阳极(例如铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO))上蒸镀空穴传输层(hole-transporting layer)，接着蒸镀发光层(emitting layer)，再蒸镀电子传输层(electron-transporting layer)，最后于电子传输层上蒸镀电极作为阴极。某些多层结构元件是将适当的有机材料蒸镀于阳极与空穴传输材料之间而当作空穴注入层(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)，或是在发光层与电子传输材料之间当作空穴阻挡层(hole-blocking layer)，藉以提高载流子注入效率，进而达到降低驱动电压或增加载流子再结合机率等目的。

Alq₃是一种使用于电子传输层的现有材料，其光、热安定性俱佳，然而，根据文献记载，此类有机金属错合物在空穴过多的状态下容易产生Alq₃ ⁺而变得非常不稳定，且为一种极容易劣化的物质，亦是导致元件寿命变短的主因之一，另由于其电子传输速率(electron mobility)仅在10^-7cm²V^-1s^-1左右，因而造成电子流传导能力较差、元件效率较低。因此，寻找取代Alq₃的电子传输层材料，实为有机电激发光元件迈向量产道路上刻不容缓的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种有机发光二极管，包括阴极与阳极，以及电子传输层，设置于该阴极与该阳极之间，其包含芴衍生物与含金属的物质，其中该芴衍生物的电子及空穴迁移率是大于约10^-7平方厘米/伏特·秒。

本发明还提供一种有机发光二极管的制造方法，包括下列步骤。提供基板，设置阳极于该基板上，设置如上述的电子传输层于该阳极上，以及设置阴极于该电子传输层上。

为使本发明的上述目的及特征能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明有机发光二极管结构的剖面示意图。

图2为有机发光二极管使用寿命的比较图。

简单符号说明

10～有机发光二极管；12～阳极；14～空穴注入层；16～空穴传输层；18～发光层；20～电子传输层；22～电子注入层；24～阴极。

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，以及电子传输层，设置于该阴极与该阳极之间，其包含芴衍生物与含金属的物质，其中该芴衍生物的电子及空穴迁移率大于约10^-7平方厘米/伏特口秒。

上述电子传输层的厚度约为50埃至5000埃。电子传输层中芴衍生物与含金属物质的体积比约为0.5∶99.5至99.5∶0.5，优选比例为80∶20至50∶50。上述芴衍生物可包括芴寡聚物。

上述含金属原子的物质可包括金属、金属氧化物、无机金属盐、有机金属盐或其混合物。金属可包括碱金属、碱土金属或其混合物。金属氧化物、无机金属盐或有机金属盐的阳离子可包括锂离子、钠离子、钾离子、铯离子、镁离子、钙离子、钡离子或其混合物。金属氧化物与无机金属盐的阴离子可包括氧离子、氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、碳酸根离子、硝酸根离子、醋酸根离子或其混合物。有机金属盐的的阴离子可包括碳数30以下的脂肪族或芳香族有机阴离子。

本发明提供了一种全新的电子传输层结构，其为双极性(bi-polar)材料-芴衍生物与含金属物质的混合组成，且芴衍生物的电子、空穴迁移率均需在约10^-7平方厘米/伏特·秒以上，如此制作出来的有机电激发光装置，其效能及寿命皆会有所提升。

芴衍生物对电子传输层内的电子及空穴均具有极高的稳定作用，可避免传统元件中产生Alq₃ ⁺造成寿命减短的问题。此外，当本发明采用电子迁移率较高的双极性材料作为电子传输层时，亦可有效降低元件操作电压及提升发光效率，而含金属物质的掺混则可有效降低电子从电极注入的能障，使电子注入能力得以提升而进一步增进元件效能。

本发明的有机发光二极管的结构除包含阳极与阴极及电子传输层外，尚可包括如空穴注入层、空穴传输层、发光层或电子注入层等。空穴注入层可为氟碳氢聚合物、紫质(porphyrin)衍生物或掺杂p-型掺杂物的双胺(p-dopeddiamine)衍生物，而紫质衍生物可为金属苯二甲素(metallophthalocyanine)衍生物，例如为酞菁铜(copper phthalocyanine)。

空穴传输层可为双胺聚合物，而双胺衍生物可为N，N’-bis(1-naphyl)-N，N’-diphenyl-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine(NPB)、N，N’-Diphenyl-N，N’-bis(3-methylphenyl)-(1，1’-biphenyl)-4，4’-diamine(TPD)、4，4′4″-Tris(N-(2-naphthyl)-N-phenyl-amino)-triphenylamine(2T-NATA)或其衍生物，且空穴传输层的厚度约为50埃至5000埃。发光层可为由荧光发光材、磷光发光材或其组合物所形成的单层或多层结构，其厚度约为50埃至2000埃。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、金属碳酸化合物或金属醋酸化合物，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)、碳酸钠(Na₂CO₃)或醋酸铯(CH₃COOCs)，且电子注入层的厚度约为5埃至500埃。

上述阴极与阳极至少其中之一须为透明电极，另一则可为透明或不透明电极，此即表示电极组的材料可相同或不同，其可选自由金属、透明氧化物或其组合物所形成的单层或多层结构，其中金属可为铝、钙、银、镍、铬、钛、镁或其合金；透明氧化物可为氧化铟锡(ITO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锌(ZnO)、氮化铟(InN)或氧化锡(SnO₂)。

请参阅图1，说明本发明有机发光二极管10的详细构成。有机发光二极管结构10至少包括一阳极12、一空穴注入层14、一空穴传输层16、一发光层18、一电子传输层20、一电子注入层22以及一阴极24，其中电子传输层20是由芴衍生物与含金属的物质所组成。

请续参阅图1，说明本发明有机发光二极管的制作方法。首先提供一阳极12。接着，依序蒸镀空穴注入层14、空穴传输层16、发光层18、电子传输层20、电子注入层22与阴极24。进行封装后，即完成此元件制作。

以下通过多个实施例来更进一步说明本发明的特征及优点。

【实施例】

比较例

请参阅图1，说明现有有机发光二极管(元件A)的制作方法。首先，于一基板上，提供一铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)阳极12，并以紫外线臭氧进行处理。接者，在ITO阳极12上蒸镀酞菁铜(copper phthalocyanine)作为一空穴注入层14。然后，在空穴注入层14上蒸镀NPB(4，4’-bis[N-(naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)作为一空穴传输层16。接着，在空穴传输层16上蒸镀一绿光发光层(emitting layer)18。随后，在发光层18上蒸镀Alq₃(tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(III))作为一电子传输层20。接着，在电子传输层20上蒸镀氟化锂(LiF)作为一电子注入层22。最后，在电子注入层22上镀上铝(Al)金属作为一阴极24。进行封装后，即完成一有机发光二极管10的制作。对元件A进行寿命量测，其结果请参阅图2的曲线A。

实施例一

请参阅图1，说明本发明有机发光二极管(元件B)的制作方法。首先，于一基板上，提供一铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)阳极12，并以紫外线臭氧进行处理。接者，在ITO阳极12上蒸镀酞菁铜(copper phthalocyanine)作为一空穴注入层14。然后，在空穴注入层14上蒸镀NPB(4，4’-bis[N-(naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)作为一空穴传输层16。接着，在空穴传输层16上蒸镀一绿光发光层(emitting layer)18。随后，在发光层18上以共蒸镀的方式蒸镀ter(9，9-di-p-tolylfluorene)与氟化铯(CsF)作为一电子传输层20，其中ter(9，9-di-p-tolylfluorene)与氟化铯的体积比为0.8∶0.2。接着，在电子传输层20上蒸镀氟化锂(LiF)作为一电子注入层22。最后，在电子注入层22上镀上铝(Al)金属作为一阴极24。进行封装后，即完成本发明有机发光二极管10的制作。对元件B进行寿命量测，其结果请参阅图2的曲线B。

实施例二

请参阅图1，说明本发明有机发光二极管(元件C)的制作方法。首先，于一基板上，提供一ITO阳极12，并以紫外线臭氧进行处理。接着，在ITO阳极12上蒸镀酞菁铜(copper phthalocyanine)作为一空穴注入层14。然后，在空穴注入层14上蒸镀NPB(4，4’-bis[N-(naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)作为一空穴传输层16。接着，在空穴传输层16上蒸镀一绿光发光层(emittinglayer)18。随后，在发光层18上以共蒸镀的方式蒸镀ter(9，9-di-p-tolylfluorene)与氟化铯(CsF)作为一电子传输层20，其中ter(9，9-di-p-tolylfluorene)与氟化铯的体积比为0.6∶0.4。接着，在电子传输层20上蒸镀氟化锂(LiF)作为一电子注入层22。最后，在电子注入层22上镀上铝(Al)金属作为一阴极24。进行封装后，即完成本发明有机发光二极管10的制作。对元件C进行寿命量测，其结果请参阅图2的曲线C。

由图2的元件寿命比较可知，本发明有机发光二极管(元件B与元件C)的亮度随使用时间递减的速率较现有有机发光二极管(元件A)为缓和，因此，有较长的使用寿命。

上述有机电发光二极管的元件效能比较，列于下表一。

元件编号	操作电压(V)	效率(cd/A)	效率(lm/W)
元件编号	操作电压(V)	效率(cd/A)	效率(lm/W)	A	6.4	9.8	4.8
B	5.6	12.5	7.1	A	6.4	9.8	4.8
B	5.6	12.5	7.1	C	5.0	11.6	7.3

表一

由表一可看出，本发明有机发光二极管(元件B与C)与现有有机发光二极管(元件A)相比，在相同亮度(2000nits)下明显具有较低的元件操作电压与较高的发光效率。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims

1、一种有机发光二极管，包括：

阴极；

阳极；以及

电子传输层，设置于该阴极与该阳极之间，其包含芴(fluorene)衍生物与含金属的物质，其中该芴衍生物的电子及空穴迁移率大于约10^-7平方厘米/伏特·秒。

2、如权利要求1所述的有机发光二极管，其中该电子传输层的厚度约50埃至5000埃。

3、如权利要求1所述的有机发光二极管，其中该芴衍生物与该含金属的物质的体积比约为0.5∶99.5至99.5∶0.5。

4、如权利要求1所述的有机发光二极管，其中该芴衍生物与该含金属的物质的体积比约为80∶20至50∶50。

5、如权利要求1所述的有机发光二极管，其中该芴衍生物包括芴寡聚物。

6、如权利要求1所述的有机发光二极管，其中该含金属的物质选自金属、金属氧化物、无机金属盐、有机金属盐及其混合物所组成的族群。

7、如权利要求6所述的有机发光二极管，其中该金属选自碱金属、碱土金属及其混合物所组成的族群。

8、如权利要求6所述的有机发光二极管，其中该金属氧化物与无机金属盐的阳离子选自锂离子、钠离子、钾离子、铯离子、镁离子、钙离子、钡离子及其混合物所组成的族群。

9、如权利要求6所述的有机发光二极管，其中该金属氧化物与无机金属盐的阴离子选自氧离子、氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、碳酸根离子、硝酸根离子、醋酸根离子及其混合物所组成的族群。

10、如权利要求6所述的有机发光二极管，其中该有机金属盐的阳离子选自锂离子、钠离子、钾离子、铯离子、镁离子、钙离子、钡离子及其混合物所组成的族群。

11、如权利要求6所述的有机发光二极管，其中该有机金属盐的阴离子包括碳数30以下的脂肪族或芳香族有机阴离子。

12、如权利要求1所述的有机发光二极管，还包括发光层，设置于该阳极与该电子传输层之间。

13、如权利要求12所述的有机发光二极管，其中该发光层为由荧光发光材、磷光发光材或其组合物所形成的单层或多层结构。

14、如权利要求1所述的有机发光二极管，其中该阴极与该阳极至少其中之一为透明电极。

15、如权利要求14所述的有机发光二极管，其中该阴极与该阳极为由金属、透明氧化物或其组合物所形成的单层或多层结构。

16、如权利要求1所述的有机发光二极管，其中该阴极与该阳极的材料相同。

17、如权利要求12所述的有机发光二极管，更包括空穴注入层或空穴传输层，设置于该阳极与该发光层之间。

18、如权利要求17所述的有机发光二极管，其中该空穴注入层包括氟碳氢聚合物、紫质(porphyrin)衍生物、或掺杂p型掺杂物的双胺衍生物。

19、如权利要求17所述的有机发光二极管，其中该空穴传输层包括双胺衍生物。

20、如权利要求1所述的有机发光二极管，包括电子注入层，设置于该阴极与该电子传输层之间。

21、如权利要求20所述的有机发光二极管，其中该电子注入层选自碱金属卤化物、碱土金属卤化物、碱金属氧化物、金属碳酸化合物及其混合物所组成的族群。

22、一种有机发光二极管的制造方法，包括：

提供基板；

设置阳极于该基板上；

设置电子传输层于该阳极上，该电子传输层包含芴(fluorene)衍生物与含金属的物质，其中该芴衍生物的电子及空穴迁移率大于约10^-7平方厘米/伏特秒；以及

设置阴极于该电子传输层上。

23、如权利要求22所述的有机发光二极管的制造方法，还包括于该阳极与该电子传输层之间设置一发光层。