TW201520306A - 製備藍色螢光有機發光二極體之方法、裝置及該有機發光二極體元件 - Google Patents

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Abstract

一種製備藍色螢光有機發光二極體之方法，係包括下列步驟：於一基板上注佈由有機分子溶解於溶劑中所得之有機分子溶液；藉由刮刀刮塗該有機分子溶液於該基板表面，以形成濕膜層；以及在形成該濕膜層後之5秒內，加熱該基板，並自該濕膜層上方以熱風加熱該濕膜層，以去除該溶劑而形成有機分子薄膜。本發明復提供製備藍色螢光有機發光二極體之裝置及藍色螢光有機發光二極體元件。

Description

製備藍色螢光有機發光二極體之方法、裝置及該有機發光二極體元件
本發明係關於一種有機發光二極體及其製備方法及裝置，尤係有關一種以溶液塗佈之方式製作藍色螢光有機發光二極體。
有機發光二極體一般係於玻璃基板上設置一層由銦錫氧化物(ITO)等透明導電材料所形成的陽極，並於該陽極上依序設置電洞注入層、電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層及鋁陰極，並藉由在陽極及陰極間施加電壓而發光。
有機發光二極體之製造方法多以蒸鍍為主，例如將ITO透明基板置於真空氣相沉積裝置中，將各層材料依序置於該裝置中以真空揮發而蒸鍍至基板上，形成多層結構。蒸鍍法主要用於具有小分子有機材料層之有機發光二極體之製程上，可製備多層結構；然而，蒸鍍法之製程所需成本較高，製程操作複雜，且不適用於製造大面積之元 件或裝置。
另外，亦可以旋轉塗佈(spinning coating)法製備有機發光二極體，可參見例如第200627666號台灣專利及第6964592號美國專利等。旋塗法主要用於具有較大分子有機材料層之有機發光二極體之製程上；然而，已知以旋塗法製備多層結構時，層與層間會產生嚴重的互溶現象，故產品無法達到產業之需求，且造成製程不穩定。
已有文獻提出改善層與層間互溶之方法，例如參見Muller,C.David et al.,2003,Nature 421,829-833；Huang et al.,2002,Advanced Materials Vol.14,p.565-569；Yan et al.,2004,Advanced Materials,vol.16,p.1948-1953，係揭示改變發光材料本身溶解性之方法，係將有機分子材料進行改變(例如將有機分子材料加入金屬摻雜)，再以旋塗方式塗佈於玻璃基板上，利用熱處理、紫外燈照射之處理，使材料形成團塊聚集而不被後續材料層溶解，重複以上步驟得到多層元件，再以蒸鍍與封裝而製得多層光電元件。然而，所揭示者係針對化學性材料，因而具有在有機分子結構設計上受到侷限、無法進行大幅變化、且無法廣泛應用之缺點。故，以習知方法製造大面積之有機發光二極體仍存在有上述亟需改善之缺點。
因此，如何於製備大尺寸有機發光二極體時避免層間互溶之問題，乃成業界一亟待解決之課題。
本發明提供一種製備藍色螢光有機發光二極體之方 法，係包括下列步驟：於一基板上注佈由有機分子溶解於溶劑中所得之有機分子溶液；藉由刮刀刮塗該有機分子溶液於該基板表面，以形成濕膜層；以及在形成該濕膜層後之5秒內，加熱該基板，並自該濕膜層上方以熱風加熱該濕膜層，以去除該溶劑而形成有機分子薄膜。
於一具體實施例中，本發明之方法所使用之有機分子溶液濃度至少為0.05wt%，較佳為0.5wt%至1wt%，依此濃度形成有機分子薄膜時不會導致膜破裂。
在加熱的步驟中，通常係於刮刀刮塗形成濕膜層後立即進行，於較佳實施例中，可於該濕膜層形成後2至3秒內完成加熱步驟。於一具體實施例中，依據本發明之方法形成的有機分子薄膜之膜厚為30nm至50nm。
具體而言，依據本發明之方法製備具有多層結構之藍色螢光有機發光二極體時，主要係依序重複有機分子溶液之注佈、刮塗以及加熱等步驟，據此，可形成具有多層結構之藍色螢光有機發光二極體。當然，重複實施上述步驟，即可形成具有所欲層數之藍色螢光有機發光二極體，且係以全溶液製程製備均勻塗佈之多層結構，適用於大面積光電元件之製程。
本發明亦提供一種製備藍色螢光有機發光二極體之裝置，係包括：具有加熱單元之載具，用以承載基板；有機分子溶液注料單元，係設置於該載具上方，使該基板位於該載具及該注料單元之間；刮刀，係設置於該載具上方及該注料單元之側邊；以及熱風加熱裝置，係設置於該載 具之上方，使該基板位於該載具及該熱風加熱裝置之間，且該熱風加熱裝置與基板之間距係容許該刮刀橫越該基板。
本發明復提供一種藍色螢光有機發光二極體元件，係包括：陽極；有機發光層，係包括主發光材料及客發光材料，該主發光材料係9,10-二(2-萘基)-2-甲基蒽，且該客發光材料係如式(I)所示；且該有機發光層係以本發明提供之注佈、刮塗與加熱步驟製備；以及陰極，係形成於該有機發光層上，使該有機發光層位於該陽極與陰極之間：
本發明之藍色螢光有機發光二極體元件復可包括形成於該陽極與有機發光層之間的電洞注入層、電洞傳輸層或其二者，其中，該電洞注入層係可為聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)/聚對苯乙烯磺酸；該電洞傳輸層係可如式(II)所示；且該電洞傳輸層係以本發明提供之注佈、刮塗與加熱步驟製備：
於一具體實施例中，本發明之藍色螢光有機發光二極體元件復包括形成於該有機發光層與陰極之間的電子傳輸層，其材質可為三(8-羥基喹啉)鋁。
依據本發明之方法，可製備具有多層結構之藍色螢光有機發光二極體。詳言之，能以全溶液製程且以純刮刀製程方式製備相當於使用蒸鍍製程的均勻塗佈之具有多層結構有機發光二極體元件，適用於大面積光電元件之製程。
11、21‧‧‧載具
111a、211a‧‧‧板體
111、211‧‧‧加熱單元
12‧‧‧有機分子溶液注料單元
13、23‧‧‧刮刀
14‧‧‧熱風加熱裝置
15、25、35、45‧‧‧基板
26‧‧‧有機分子溶液
27‧‧‧濕膜層
31、41‧‧‧陽極
32、42‧‧‧有機發光層
33、43‧‧‧陰極
44‧‧‧電洞注入層
46‧‧‧電洞傳輸層
47‧‧‧電子傳輸層
A‧‧‧箭頭
B‧‧‧箭頭
第1圖係顯示本發明之製備藍色螢光有機發光二極體之裝置示意圖；第2圖為刮刀刮塗過程之示意圖；第3圖為依據本發明之方法所製備之藍色螢光有機發光二極體元件剖面結構；第4圖為依據本發明之方法製備之另一藍色螢光有機發光二極體元件剖面結構；第5圖顯示依據本發明之方法所製備之藍色螢光有機發光二極體元件之亮度及電流效率之關係圖；第6圖顯示依據本發明之方法所製備之藍色螢光有機 發光二極體元件之亮度及功率效率之關係圖；第7圖顯示依據本發明之方法所製備之藍色螢光有機發光二極體元件之亮度及外部量子效率之關係圖；以及第8圖顯示依據本發明之方法所製備之藍色螢光有機發光二極體元件之波長及相對亮度之關係圖。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容瞭解本發明之其他優點與功效。
藍色螢光有機發光二極體一般係於玻璃基板上設置一層由銦錫氧化物(ITO)等透明導電材料所形成的陽極，並於該陽極上依序設置如電洞注入層、電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層及鋁陰極，並藉由在陽極及陰極間施加電壓而發光。因此，本發明之方法即著重於電洞注入層、電洞傳輸層、有機發光層及電子傳輸層等有機分子薄膜多層結構之形成，電極之製備乃業界所熟知者，故不於本文中詳述。
依據本發明之方法之實施例，可參照第1圖及第2圖所示，提供一基板15於載具11上，以有機分子溶液注料單元12將有機分子溶液注佈於基板15上，並立即以刮刀13刮塗該有機分子溶液，使其均勻塗佈於基板上形成濕膜層。於第1圖所示之實施例中，載具11係包括加熱單元111，且該加熱單元表面具有板體111a，其平坦表面係用以放置基板15，有機分子溶液注料單元12係設置於該載 具11及基板15之上方，使該基板15位於該載具11及其間，而刮刀13係設置於該有機分子溶液注料單元12之側邊。於實施上，可固定載具11及基板15之位置，該有機分子溶液注料單元12及該刮刀13以箭頭A所示方向行進而完成濕膜層之刮塗；或是，固定該有機分子溶液注料單元12及該刮刀13之位置，而令載具11及基板15以箭頭B所示方向行進而達成。甚至可分別令該有機分子溶液注料單元12及該刮刀13以箭頭A所示方向行進，而載具11及基板15以箭頭B所示方向行進以刮塗有機分子溶液。前述該有機分子溶液注料單元12、刮刀13、載具11及基板15之動作可由如馬達所帶動之傳動單元與其各者連接來完成，故不在本文中贅述。
接著，加熱單元111透過板體111a接觸加熱基板15及該濕膜層，同時也利用熱風加熱裝置14自上方加熱該濕膜層，藉此去除該溶劑而形成有機分子薄膜，該加熱單元111及熱風加熱裝置14之加熱溫度可視所使用之溶劑調整。通常可使該加熱溫度不超過該溶劑之沸點。例如，通常，該加熱單元111之溫度係設定在60℃至80℃。於實施上，加熱溫度不超過該溶劑之沸點時，該加熱步驟係該濕膜層形成後2至3秒內完成，以此快乾的特性而言，可以克服溶液製程中不同有機層之間互溶的問題。於在本發明中，該熱風加熱裝置14係設置於該載具11之上方，該熱風加熱裝置14之設置係使該基板15位於該載具11及該熱風加熱裝置14之間，且該熱風加熱裝置14與基板15之間 距係容許該刮刀13橫越該基板15。同樣地，該熱風加熱之溫度不超過該溶劑之沸點。
此外，如第1圖所示，於注料和刮塗之前，該有機分子溶液注料單元12和刮刀13係設置於該基板15之側邊或側緣外，以與載具11或基板15進行反向之相對移動，並進行注料和刮塗之動作。
一併參照第2圖之刮刀刮塗之示意圖，基板25設於載具21(加熱單元211之板體211a)上，由有機分子溶液注料單元提供有機分子溶液26，再以刮刀23將該有機分子溶液26均勻塗佈於基板25上，俾形成濕膜層27。該刮刀23為棒狀刮刀，其中，刮刀之刀口係具有面形結構，該刮刀之刀口係具有如第2圖所示之面形結構。
此外，本發明之較佳實施例中，發現刮刀與基板之間距大於或等於60μm，可使形成的薄膜厚度較為均勻，一般而言，整面薄膜不同位置的膜厚差異可控制於10nm以內。同樣的結果，亦可於30μm、90μm甚至是120μm之間距的實施例中得到。
藉此，經由控制刮刀的外形或刮刀與基板之間距，即可僅使用刮刀得到均勻的薄膜。依據本發明之方法形成的有機分子薄膜之膜厚較佳為30nm至50nm。
本發明提供之藍色螢光有機發光二極體元件係具有多層結構，如第3圖所示，其包含：陽極31，形成於基板35上；有機發光層32，係形成於該陽極31上；以及陰極33，係形成於該有機發光層32上，使該有機發光層32位 於該陽極31與陰極33之間。
該陽極31係由透明導電材料，例如ITO所形成，該陰極33係由例如鋁所形成，而該有機發光層32係以本發明提供之注佈、刮塗與加熱步驟形成於該陽極31上。其中，用於形成該有機發光層32之有機溶液係包括主發光材料及客發光材料，該主發光材料係9,10-二(2-萘基)-2-甲基蒽，且該客發光材料係如式(I)所示。
於另一具體實施例中，本發明提供之藍色螢光有機發光二極體元件係具有多層有機層，如第4圖所示，其包含：陽極41，形成於基板45上；電洞注入層44及電洞傳輸層46，依次形成於該陽極41上；有機發光層42，係形成於該電洞傳輸層46上；電子傳輸層47，係形成於該有機發光層42上；陰極43，係形成於該電子傳輸層47上。其中，該電洞傳輸層46、有機發光層42及電子傳輸層47係可以本發明提供之注佈、刮塗與加熱步驟依次形成於該陽極41上。
實施例本發明藍色螢光有機發光二極體元件之製作
提供一表面上設有ITO陽極玻璃基板，於該陽極上以旋轉塗佈的方式形成聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)/聚對苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)的電洞注入層，接著，透過本發明的有機 發光二極體之製備方法，依序形成電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層，其中，所形成的各層係於5秒內完成加熱，又，電洞傳輸層係為式(II)所示之化合物，所調配的溶劑為氯苯，加熱溫度皆設定為80℃、有機發光層係包括主發光材料及客發光材料，該主發光材料係9,10-二(2-萘基)-2-甲基蒽，該客發光材料係如式(I)所示，且摻雜濃度佔有機發光層之3wt%，所調配的溶劑為氯苯，加熱溫度皆設定為80℃、電子傳輸層係為三(8-羥基喹啉)鋁，所調配的溶劑為甲醇，加熱溫度皆設定為60℃。最後透過蒸鍍法形成材料為氟化鋰/鋁的陰極。
經觀察各該膜層，皆無破膜的情況。另外，第5圖至第8圖顯示本發明提供之有機發光二極體元件特性圖。利用本發明提供之製備有機發光二極體之方法控制有機發光層薄膜的厚度，且從第8圖顯示，可看出本發明所製備的有機發光二極體元件可放出藍色螢光。再者，發現調變有機發光層厚度為40至50nm時，以發光亮度為100cd/m2為基準，元件可得到最佳的電流效率、功率效率及外部量子效率。
上述實施例僅例示性說明本發明之組成物與製備方法，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍如後述申請專利範圍所載。
11‧‧‧載具
111a‧‧‧板體
111‧‧‧加熱單元
12‧‧‧有機分子溶液注料單元
13‧‧‧刮刀
14‧‧‧熱風加熱裝置
15‧‧‧基板
A‧‧‧箭頭
B‧‧‧箭頭

Claims (10)

  1. 一種製備藍色螢光有機發光二極體之方法，係包括下列步驟：於一基板上注佈由有機分子溶解於溶劑中所得之有機分子溶液；藉由刮刀刮塗該有機分子溶液於該基板表面，以形成濕膜層；以及在形成該濕膜層後之2至3秒內，加熱該基板，並自該濕膜層上方以熱風加熱該濕膜層，以去除該溶劑而形成有機分子薄膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之製備藍色螢光有機發光二極體之方法，其中，該有機分子溶液之濃度至少為0.05wt%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之製備藍色螢光有機發光二極體之方法，其中，該加熱該基板之溫度為60℃至80℃。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之製備藍色螢光有機發光二極體之方法，其中，該有機分子薄膜之膜厚為30nm至50nm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之製備藍色螢光有機發光二極體之方法，復包括重複該注佈、刮塗與加熱步驟，以形成多層之有機分子薄膜。
  6. 一種製備藍色螢光有機發光二極體之裝置，係包括：具有加熱單元之載具，用以承載基板； 有機分子溶液注料單元，係設置於該載具上方，使該基板位於該載具及該注料單元之間；刮刀，係設置於該載具上方及該注料單元之側邊；以及熱風加熱裝置，係設置於該載具之上方，使該基板位於該載具及該熱風加熱裝置之間，且該熱風加熱裝置與基板之間距係容許該刮刀橫越該基板。
  7. 一種藍色螢光有機發光二極體元件，係包括：陽極；有機發光層，係包括主發光材料及客發光材料，該主發光材料係9,10-二(2-萘基)-2-甲基蒽，該客發光材料係如式(I)所示；且該有機發光層係以申請專利範圍第1項之注佈、刮塗與加熱步驟製備： ；以及 陰極，係形成於該有機發光層上，使該有機發光層位於該陽極與陰極之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之藍色螢光有機發光二極體元件，復包括形成於該陽極與有機發光層之間的電洞注入層、電洞傳輸層或其二者，其中，該電洞注入層係聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)/聚對苯乙烯磺酸；該電洞傳輸層係如式(II)所示，且該電洞傳輸層係以申請專利 範圍第1項之注佈、刮塗與加熱步驟製備：
  9. 如申請專利範圍第7項所述之藍色螢光有機發光二極體元件，復包括電子傳輸層，係形成於該有機發光層與陰極之間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之藍色螢光有機發光二極體元件，其中，該電子傳輸層係三(8-羥基喹啉)鋁，且該電子傳輸層係以申請專利範圍第1項之注佈、刮塗與加熱步驟製備。
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KR101863853B1 (ko) * 2011-07-29 2018-06-04 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시장치 및 그 제조방법
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