TW201537802A - 有機發光二極體及使用其之顯示面板 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關於一種有機發光二極體，包括：一第一電極；一有機材料層，該有機材料層可包括一電洞傳輸層、一電子傳輸層、以及一發光層，其中，該電洞傳輸層可夾置於該第一電極與該發光層之間，該發光層可夾置於該電洞傳輸層及該電子傳輸層之間；一第二電極，設於該有機材料層上；以及一載子轉換層，可夾設於該第一電極與該電洞傳輸層之間或夾設於該第二電極與該電子傳輸層之間；其中，該載子轉換層之厚度可為10nm至200nm。
Description
本發明係關於一種有機發光二極體及使用其之顯示面板，尤指一種具有載子轉換層之有機發光二極體及使用其之顯示面板。
有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)為一種自發光之裝置，其具有廣視角、高對比、反應速度快、高亮度等優點，且根據所使用之有機材料，可提供各種顏色之光。
典型有機發光二極體之基本結構係包括陰極、有機材料層、及陽極，其係依序堆疊於一基板上。當電子及電洞分別經由陰極及陽極進入有機材料層並於有機材料層中再結合，即可發射光線。為了能將載子有效地自電極注入有機材料層中，特別是將電子自陰極注入有機材料層，一般而言會利用低功函數之金屬修飾陰極與有機材料層之接面，進而改善電子注入效率。然而，此種方式有降低元件透光率且其載子注入效率隨裝置運作時間而逐漸降低致使產品使用壽命減少之缺點。再者，考量電子注入效率，一般係盡可能選擇功函數低之材料作為電極，使得
電極之選擇受到限制，而有不易整合有機發光二極體及其他驅動電路元件(例如：電晶體)之問題。
據此，發展一產品使用壽命長且易與其他元件整合並具有優異載子注入功效之有機發光二極體，實有其所需。
本發明之主要目的係在提供一種有機發光二極體，俾能透過設置一載子轉換層之方式提高載子注入效率，並同時達到改善產品使用壽命及易與其他元件整合之目的。
為達成上述目的，本發明係提供一種有機發光二極體，包括：一第一電極；一有機材料層，該有機材料層可包括一電洞傳輸層、一電子傳輸層、以及一發光層，其中，該電洞傳輸層可夾置於該第一電極與該發光層之間，該發光層可夾置於該電洞傳輸層及該電子傳輸層之間；一第二電極，設於該有機材料層上；以及一載子轉換層，可夾設於該第一電極與該電洞傳輸層之間或夾設於該第二電極與該電子傳輸層之間；其中，該載子轉換層之厚度可為10nm至200nm。更佳地，於另一實施態樣中，該該載子轉換層之厚度可為30nm至200nm。
於一實施態樣中，當該載子轉換層夾設於該第二電極與該電子傳輸層之間時，該載子轉換層可為一P型摻雜載子傳輸層。
於一實施態樣中，當該載子轉換層夾設於該第
一電極與該電洞傳輸層之間時，該載子轉換層可為一N型摻雜載子傳輸層。
於一實施態樣中，該P型摻雜載子傳輸層之材
料可包括N,N'-雙(萘-1-基)-N,N'-雙(苯基)-聯苯胺(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine)，NPB)、4,4',4"-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenylamino)triphenylamine，m-MTDATA)、酞菁銅(Copper(II)phthalocyanine，CuPc)、二吡嗪[2,3-f：2',3'-h]喹喔啉-2,3,6,7,10,11-六氮雜苯並菲(Dipyrazino[2,3-f：2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile，HATCN)、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰二甲基對苯醌(2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane，F4-TCNQ)、或上述材料之兩種以上之組合。
於一實施態樣中，該N型摻雜載子傳輸層之材
料可包括4,7-二苯基-1,10-菲羅啉(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline，Bphen)、2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-鄰二氮雜菲(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline，BCP)、三(8-羥基喹啉)鋁(Tris(8-hydroxy-quinolinato)aluminium，Alq3)、富勒烯(Fullerene，C60)、8-羥基喹啉-鋰(8-Hydroxyquinolinolato-lithium，Liq)、或上述材料之兩種以上之組合。
於一實施態樣中，該載子轉換層可直接接觸該
第一電極或該第二電極。
於一實施態樣中，該載子轉換層夾設於該第二電極與該電子傳輸層之間，該有機材料層可更包括一電子注入層，其可夾設於該載子轉換層及該電子傳輸層之間。
於一實施態樣中，該載子轉換層夾設於該第二電極與該電子傳輸層之間，該有機材料層可更包括一電洞注入層，其可夾設於該第一電極及該電洞傳輸層之間。
於一實施態樣中，該載子轉換層夾設於該第二電極與該電子傳輸層之間，該第二電極之功函數可為4.2eV至5.5eV。
於一實施態樣中，該載子轉換層夾設於該第二電極與該電子傳輸層之間時，該第二電極可為一透明導電氧化物膜。更具體地，於另一實施態樣中，該第一電極亦可為一透明導電氧化物膜。
此外，本發明更提供一種包含上述有機發光二極體之顯示面板，其包括：一基板；以及上述有機發光二極體，其可設置於該基板上，其中，根據所選用之有機發光二極體之類型，該基板可為一透明基板(例如：玻璃基板、塑膠基板)或一不透明基板，本發明並不特別以此為限。
據此，透過包含上述具有載子轉換層之有機發光二極體，本發明即可製得具有產品使用壽命長且易於製備之顯示面板。
1,2,10‧‧‧有機發光二極體
11,21‧‧‧第一電極
12,22‧‧‧有機材料層
121,221‧‧‧電洞傳輸層
122,222‧‧‧電子傳輸層
123,223‧‧‧發光層
124‧‧‧電子注入層
125‧‧‧電洞注入層
13,23‧‧‧第二電極
14,24‧‧‧載子轉換層
3‧‧‧顯示面板
31‧‧‧透光基板
32‧‧‧基板
33‧‧‧偏光元件
34‧‧‧密封元件
351‧‧‧間隔元件
352‧‧‧彩色濾光元件
圖1係本發明實施例1之有機發光二極體1之結構示意圖。
圖2係本發明實施例11之有機發光二極體2之結構示意圖。
圖3係本發明實施例12之顯示面板3之結構示意圖。
圖4係本發明試驗例2之光譜結果圖。
圖5係本發明試驗例3之電壓-電流密度結果圖。
於習知技術中，為改善電荷自電極注入效率，一般可採用較低功率之金屬或其合金修飾陰極接觸有機材料層之介面。然而，此種方式往往容易導致電極劣化，進而縮短產品使用壽命，且習知方式仍有不易將有機發光二極體與其他元件(例如驅動電路)整合之缺陷。是以，為同時改善上述缺點並確保有機發光二極體之發光效率，本發明透過設置一P型摻雜或N型摻雜之載子轉換層於電極與有機材料層之間，使得有機發光二極體具有PINP或NPIN之結構，達到改善上述缺點之目的。具體而言，透過設置此一載子轉換層，本發明有機發光二極體之電極不需選擇特定之習知電極材料，例如不需選擇低功函數之電極材料作為陰極或使用低功函數之材料修飾陰極與有機材料層接觸之介面。由於本發明有機發光二極體之電極材料不受到習知技術之限制，本領域技術人員可依據其整合元件之需求，選擇合適的電極材料，從而達到解決上述元件整合不
易之問題。更佳地，不同於習知技術，可選擇功函數較高之材料作為本發明有機發光二極體之陰極材料，進而改善產品使用壽命並解決元件整合不易之問題。再者，依據所製備之有機發光二極體之類型，本領域技術人員可選擇具有高功函數之透明導電氧化物(例如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)等)或具有高功函數之金屬電極作為該第一電極或該第二電極，從而製備出上發光式、下發光式、或穿透式有機發光二極體。
於本發明中，只要能達到改善有機發光二極體
載子注入效率並同時解決上述有機發光二極體與其他元件整合之問題，該載子轉換層之材料並不特別受限。較佳地，如上所述，依據該載子轉換層所設置之位置，該載子轉換層可由P型摻雜材料或N型摻雜材料所製成。更佳地，該P型摻雜材料或N型摻雜材料可僅由有機材料所組成。換言之，本發明與習知技術不同，不需透過沉積低功函數金屬與有機材料，即可達到電荷轉換之功效。具體而言，於本發明實施例中，該載子轉換層可使用P型摻雜之電洞傳輸層材料或N型摻雜之電子傳輸層材料以達到電荷轉換之功效。
於本發明中，由於本發明較佳可使用具有高功
函數之電極材料且電極與有機材料層接觸之接面不需經過修飾，是以「該載子轉換層直接接觸該第一電極或第二電極」係指該載子轉換層可直接接觸具有高功函數之電極材料。
此外，只要能用於製備有機發光二極體之有機
材料層，各種有機材料層之材料皆可使用，本發明並不特別以此為限。類似地，在不悖離本發明之精神下，本領域技術人員亦可依據其需求增加或修飾有機發光二極體之結構，本發明亦不特別以此為限。再者，本領域技術人員亦可依據所製備之有機發光二極體之種類、各功能層之材料種類等特性，選擇適當之製備方法，本發明亦不特別以此為限。
是以，由於本發明有機發光二極體具有由有機
材料所製成之載子轉換層，本領域技術人員可依據元件整合之需求選擇高功函數之材料製備電極，從而達到同時改善載子注入效率及產品使用壽命之功效，並具有易與其他元件整合之優點。
以下係藉由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輕易地了解本發明之其他優點與功效。此外，本發明亦可藉由其他不同具體實施例加以施行或應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
實施例1
請參考圖1，係實施例1之有機發光二極體1之結構示意圖，其包括：一第一電極11；一有機材料層12，該有機材料層12包括一電洞傳輸層121、一電子傳輸層122、以及一發光層123，其中，該電洞傳輸層121夾置於該第一電極11與該發光層123之間，該發光層123夾置於
該電洞傳輸層121及該電子傳輸層122之間；一第二電極13，設於該有機材料層12上；以及一載子轉換層14，夾設於該第二電極13與該電子傳輸層122之間；其中，該載子轉換層14為一P型摻雜之載子轉換層，且其厚度為55nm。
此外，為更提高電子由該載子轉換層14注入電子傳輸層122之效率及電洞由第一電極11注入電洞傳輸層121之效率，實施例1之有機發光二極體1之有機材料層12更包括一設於該載子轉換層14及該電子傳輸層122間之電子注入層124及一設於該第一電極11及該電洞傳輸層121間之電洞注入層125。
於實施例1中，該第一電極11為由ITO組成
之透明導電氧化物膜，且該第二電極13為由IZO組成之透明導電氧化物膜。於實施例1中，該有機材料層12之電洞傳輸層121、電子傳輸層122、發光層123、電子注入層124、及電洞注入層125可各自獨立選自其之習知材料，本發明並不特別以此為限，至於該載子轉換層14則可以電洞傳輸材料(如：NPB或m-MTDATA)與P型摻雜材料(如：F4-TCNQ)混合組成。於實施例1中，電洞傳輸層121與該電洞注入層125之總厚度係為135nm。
於實施例1中，該有機發光二極體1之各功能
層之製備方法係採用習知之製備方法，在此並不贅述，本領域技術人員可依據所使用之材料，選擇合適之製備方法，並根據需求調整製程參數，本發明並不以此為限。
是以，依據本發明，實施例1即可製備出具有
載子轉換層且為上發光式之有機發光二極體1。
實施例2
實施例2與實施例1大致類似，所不同處在於
實施例2之電洞注入層及電洞傳輸層之總厚度係為35nm，且其載子轉換層厚度為20nm。
實施例3至5
實施例3至5與實施例2大致類似，所不同處
在於載子轉換層之厚度不同，其中，實施例3之載子轉換層厚度為60nm，實施例4之載子轉換層之厚度為80nm，以及實施例5之載子轉換層之厚度為100nm。據此，即可製備出具有不同載子轉換層厚度之有機發光二極體。
實施例6及7
實施例6及7與實施例2大致類似，所不同處
僅在於實施例6之第二電極係由銀(Ag)所組成，而實施例7之第二電極係由鋁(Al)所組成。
實施例8至10
實施例8至10分別與實施例2、實施例6及實
施例7大致類似，所不同處在於其之有機發光二極體之第二電極與有機材料層間之接面係經低功函數材料修飾。具體而言，實施例8之第二電極係為MgAg/IZO，實施例9之第二電極係為MgAg/Ag，而實施例10之第二電極係為LiF/Al。
實施例11
請參考圖2，係實施例11之有機發光二極體2
之結構示意圖，其包括：一第一電極21；一有機材料層22，該有機材料層22包括一電洞傳輸層221、一電子傳輸層222、以及一發光層223，其中，該電洞傳輸層221夾置於該第一電極21與該發光層223之間，該發光層223夾置於該電洞傳輸層221及該電子傳輸層222之間；一第二電極23，設於該有機材料層22上；以及一載子轉換層24，夾設於該第一電極21與該電洞傳輸層221之間；其中，該載子轉換層24為一N型摻雜之載子轉換層。是以，如實施例11所述，本發明亦可製備出具有N型摻雜載子轉換層且為上發光式之有機發光二極體2。
實施例12
請參考圖3，係為本實施例12之顯示面板3
之結構示意圖。如圖3所示，本實施例12之顯示面板3包括：一基板32；及一有機發光二極體10，其係設於該基板32上。
於本實施例12中，有機發光二極體10可為實
施例1或實施例11所述之有機發光二極體，故在此不再贅述。實施例1或實施例11所述之有機發光二極體均為上發光之有機發光二極體，在此係以非出光面之一側，即以第一電極之一側設於基板32上。再者，本實施例之顯示面板3更包括：一透光基板31、複數間隔元件351、複數彩色濾光元件352、及密封元件34。其中，間隔元件351係設置在兩相鄰之彩色濾光元件352間，以防止通過彩色濾光元件352所發出的光相互干擾；而有機發光二極體10則設置在
透光基板31與基板32間，並以密封元件34加以密封。在此，係以白光OLED作為例子，其他實施例可為不需使用彩色濾光元件352之紅、綠、或藍光OLED。此外，所謂的間隔元件351可為習知常用之黑色矩陣。
此外，於顯示面板之出光面之一側，即相對於
設置間隔元件351及彩色濾光元件352之透光基板31之另一側，可選擇性的設有一偏光元件33，以降低環境光反射並增加對比度。然而，本實施例13之顯示面板3亦可無須設置此偏光元件33。
比較例1
比較例1與實施例1大致類似，所不同處在於
比較例1係以一低功函數金屬層取代該載子轉換層14。換言之，比較例1之有機發光二極體係為一透過低功函數金屬改善電子自陰極注入電子傳輸層之習知有機發光二極體。
比較例2
比較例2與實施例2大致類似，所不同處在於
比較例2係以一低功函數金屬層取代該載子轉換層。換言之，比較例2之有機發光二極體亦為一透過低功函數金屬改善電子自陰極注入電子傳輸層之習知有機發光二極體。
試驗例1
請參考表1，係實施例1與比較例1之有機發
光二極體之功效測試結果。如表1所示，在提供相同的電流密度進行測試的情況下，實施例1之發光效率及功率效
率皆高於比較例1，且由T90(亮度衰減至初始透光率之90%所需時間)及T80(亮度衰減至初始透光率之80%所需時間)之比較結果可知，實施例1所需時間約為比較例1所需時間之3倍。是以，由表1之測試結果可知，相較於比較例1之有機發光二極體，實施例1之有機發光二極體1具有較佳之功效且產品使用壽命較長。
試驗例2
請參考表2，係實施例2至5及比較例2之有
機發光二極體之功效測試結果。由表2結果可知，隨著載子轉換層厚度之增加，本發明有機發光二極體之功效(亮度、發光效率、及功率效率)並無受到顯著影響。請繼續參閱表2並一併參考圖4，其中，圖4係對應表2之光譜結果圖。如圖4所示，隨著載子轉換層厚度之增加，各實施例所製備之有機發光二極體所發射之光線波長有藍移之現象，顯示本發明可透過載子轉換層之厚度調控所製備之有機發光二極體之光色，且厚度調控範圍較大，可提高製程容忍度，使整體厚度均勻性提高。
試驗例3
請參考圖5，係實施例2、實施例6至10之有
機發光二極體之電壓-電流密度結果圖。如圖5所示，各種電極材料皆可使用作為本發明有機發光二極體之第二電極，且在相同的電流密度下，比較相同之電極材料(銀、鋁或IZO)，實施例2、實施例6及實施例7之有機發光二極體較實施例8至10之有機發光二極體分別具有較低之電壓，顯示第二電極未經低功函數材料(MgAg或LiF)修飾之有機發光二極體所需之驅動電壓較低。據此，由試驗例3之結果可知，當載子轉換層夾設於第二電極與有機材料層之間時，本領域技術人員可依據裝置設計需求選擇本發明有機發光二極體之電極材料，較佳係選擇功函數較高且不經任何低功函數材料修飾之電極材料，從而製備出具有優異載子注入效率及產品使用壽命之功效，並具有易與其他元件整合等優點之有機發光二極體。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
1‧‧‧有機發光二極體
11‧‧‧第一電極
12‧‧‧有機材料層
121‧‧‧電洞傳輸層
122‧‧‧電子傳輸層
123‧‧‧發光層
124‧‧‧電子注入層
125‧‧‧電洞注入層
13‧‧‧第二電極
14‧‧‧載子轉換層
Claims (10)
- 一種有機發光二極體，包括：一第一電極；一有機材料層，該有機材料層係包括一電洞傳輸層、一電子傳輸層、以及一發光層，其中，該電洞傳輸層係夾置於該第一電極與該發光層之間，該發光層係夾置於該電洞傳輸層及該電子傳輸層之間；一第二電極，係設於該有機材料層上；以及一載子轉換層，係夾設於該第一電極與該電洞傳輸層之間或夾設於該第二電極與該電子傳輸層之間；其中，該載子轉換層之厚度係為10nm至200nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中，該載子轉換層夾設於該第二電極與該電子傳輸層之間，該載子轉換層係為一P型摻雜載子傳輸層。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中，該載子轉換層夾設於該第一電極與該電洞傳輸層之間，該載子轉換層係為一N型摻雜載子傳輸層。
- 如申請專利範圍第2項所述之有機發光二極體，其中，該P型摻雜載子傳輸層之材料包括N,N'-雙(萘-1-基)-N,N'-雙(苯基)-聯苯胺(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine)，NPB)、4,4',4"-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenylamino)triphenylamine，m-MTDATA)、酞菁銅(Copper(II)phthalocyanine，CuPc)、二 吡嗪[2,3-f：2',3'-h]喹喔啉-2,3,6,7,10,11-六氮雜苯並菲(Dipyrazino[2,3-f：2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile，HATCN)、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰二甲基對苯醌(2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane，F4-TCNQ)、或上述材料之兩種以上之組合。
- 如申請專利範圍第3項所述之有機發光二極體，其中，該N型摻雜載子傳輸層之材料包括4,7-二苯基-1,10-菲羅啉(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline，Bphen)、2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-鄰二氮雜菲(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline，BCP)、三(8-羥基喹啉)鋁(Tris(8-hydroxy-quinolinato)aluminium，Alq3)、富勒烯(Fullerene，C60)、8-羥基喹啉-鋰(8-Hydroxyquinolinolato-lithium，Liq)、或上述材料之兩種以上之組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中，該載子轉換層係直接接觸該第一電極或該第二電極。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中，該載子轉換層之厚度係為30nm至200nm。
- 如申請專利範圍第2項所述之有機發光二極體，其中，該第二電極之功函數係為4.2eV至5.5eV。
- 如申請專利範圍第2項所述之有機發光二極體，其中，該第二電極係為一透明導電氧化物膜。
- 一種顯示面板，其包括：一基板；以及 如申請專利範圍第1至9項任一項所述之有機發光二極體，其係設置於該基板上。
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