TW201705578A - 有機發光裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種有機發光裝置包括一第一層、一第二層、以及一第三層，設於一陰極與一發光層之間或發光單元之間，其中該第一層包括一n型有機材料或金屬氧化物，該第二層包括一阻隔材料，以及該第三層包括一n型摻雜物。

Description

有機發光裝置
本申請案主張於2013年9月17日向韓國專利局提出之韓國專利第10-2013-0112124號申請案之優先權，其中該申請案所揭露之內容全部併入本案參考。
本發明係關於一種有機發光裝置。
有機發光裝置係將來自兩電極之電子與電洞注入至有機材料層中而使電流轉換為可見光。該有機發光裝置可具有包括兩層以上之有機材料層之多層結構，舉例來說，該有機發光裝置除了發光層外，必要時可進一步包括一電子或電洞注入層、一電子或電洞阻擋層，或一電子或電洞傳輸層。
近來，因該有機發光裝置已有多樣化之用途，故對於可改善該有機發光裝置之表現之材料，其之研究已於積極進行中。
發明人反覆研究一種可改善有機發光裝置之驅動穩定性之方法，以此方法製造本發明之有機發光裝置。
本發明之第一示例性實施例提供一種有機發光裝置，其包括：一陽極；一陰極，其面對該陽極；以及一發光層，其設於該陽極與該陰極之間；其中，該有機發光裝置更包括一第一層、一第二層、以及一第三層，從該陰極至該發光層方向依次設於該陰極與該發光層之間；該第一層包括一n型有機材料或金屬氧化物；該第二層包括一阻隔材料；以及該第三層包括一n型摻雜物。
本發明之第二示例性實施例提供一種層疊(stacked)有機發光裝置，其包括：一陽極；一陰極，其面對該陽極；以及兩個以上發光單元，其設於該陽極與該陰極之間，並且包括一發光層；其中，該層疊有機發光裝置更包括一第一層、一第二層、以及一第三層，從該陰極至該陽極方向依次設於該些發光單元之間；該第一層包括一n型有機材料或金屬氧化物；該第二層包括一阻隔材料；以及該第三層包括一n型摻雜物。
根據本發明之另一示例性實施例，於第一或第二示例性實施例中，該第二層之阻隔材料包括一種以上之有機金屬複合物、一n型有機材料、以及一p型有機材料。
根據本發明之另一示例性實施例，於第一或第二示例性實施例中，該第二層之阻隔材料包括一種以上之有機金屬複合物、一n型有機材料、以及一p型有機材料。該有機金屬複合物包括一金屬與一有機配體。該有機配體具有一延展形狀，該延展形狀具有任一長軸。
根據本發明之另一示例性實施例，於第一或第二示例性實施例中，該第一層由一種n型有機材料或金屬氧化物所形成。
根據本發明之另一示例性實施例，於第一或第二示例性實施例中，該第一層為一未摻雜層。
根據本發明之另一示例性實施例，於第一示例性實施例中，該有機發光裝置更包括一附加電子傳輸層，該附加電子傳輸層設於該第三層與該發光層之間。
根據本發明之另一示例性實施例，於第二示例性實施例中，該有機發光裝置更包括一附加電子傳輸層，該附加電子傳輸層設於該第三層以及與該第三層接觸之發光單元的發光層之間。
根據本發明之另一示例性實施例，於第二示例性實施例中，除了與該陽極接觸之發光單元外，至少一個其餘的發光單元更包括一p型有機材料層，其係與該第一層接觸。
根據本發明之另一示例性實施例，於第二示例性實施例中，與該陽極接觸之發光單元更包括該p型有機材料層作為與該陽極接觸之一有機材料層。
根據本發明之另一示例性實施例，於第二示例性實施例中，與該陽極接觸之發光單元更包括一有機材料層，其係與該陽極接觸，且其材料與該第一層材料相同。
根據本發明之另一示例性實施例，於第二示例性實施例中，與該陰極接觸之發光單元更包括該第一層、該第二層、以及該第三層，從該陰極至該發光層方向依次設於該陰極與該發光層之間。
根據本發明之示例性實施例所述之有機發光裝置或層疊有機發光裝置，此兩種有機發光裝置能夠有效地防止化學反應在設於電極間之層與層的連結表面上發生，也可有效地防止摻雜物擴散(interdiffusion)所造成驅動電壓的增加或裝置的穩定性。
於下文中，將詳細地加以說明本發明。
於本發明中，電荷係指電子或電洞。
於本發明中，n型意指n型半導體特性。換言之，一n型有機材料層係一具有電子可於LUMO能階注入或傳輸之特性之有機材料層，且該有機材料層具有電子遷移率高於電洞遷移率之材料之特性。反之，p型意指p型半導體特性。換言之，一p型有機材料層係一具有電洞可於最高佔據分子軌道(HOMO)能階注入或傳輸之特性之有機材料層，且該有機材料層具有電洞遷移率高於電子遷移率之材料之特性。
於本發明中，n型摻雜物係指一種電子供體材料。
於本發明中，能階係指能量的大小。據此，當能階係由真空度之負方向(negative(-)direction)表示時，該能階係解釋為相對於能量值之一絕對值。舉例來說，該HOMO能階係指由未佔據能階(vacuum level)至最高佔據分子軌道之距離，而該LUMO能階係指由未佔據能階(vacuum level)至最低未佔據分子軌道之距離。
於本發明中，「未摻雜」係指構成一層之一化合物不被具有其它特性之化合物摻雜。例如，若一「未摻雜」層由p型化合物形成，該未摻雜層可指該層沒有被n型材料摻雜。若該「未摻雜」層係一種有機材料層，該「未摻雜」層可指該層沒有被無機材料摻雜。反之，若該「未摻雜」層為一種無機材料層，如金屬氧化物，該「未摻雜」層可指該層沒有被有機材料摻雜。然而，由於具有相同特性(如p型特性)之有機材料，其特性係彼此相似的，故也可使用兩種以上有機材料混合之有機材料。該未摻雜有機材料層可指該層僅由具有相同特性之材料所形成。
於本發明中，一發光單元係指於藉由施加電壓可發光之有機材料層之一單元。該發光單元可僅由一發光層所形成，但可更包括一個以上之有機材料層，以注入或傳輸電荷。例如，除了該發光層外，該發光單元更可包括一電洞注入層、一電洞傳輸層、一電子阻擋層、一電洞阻擋層以及一電子傳輸層之至少一者。
根據本發明之第一示例性實施例之有機發光裝置，其包括：一陽極；一陰極，其面對該陽極；以及一發光層，其設於該陽極與該陰極之間；其中，該有機發光裝置更包括一第一層、一第二層、以及一第三層，從該陰極至該發光層方向依次設於該陰極與該發光層之間；該第一層包括一n型有機材料或金屬氧化物；該第二層包括一阻隔材料；以及該第三層包括一n型摻雜物。
該第一層並無特別限制，只要該第一層之材料可透過LUMO能階從該陰極至該第二層移動電荷即可。
根據本發明之一示例性實施例，該第一層之LUMO能階較佳為約4 eV至7 eV且該第一層之電子遷移率為約10-8 cm2 /Vs至1 cm2 /Vs，較佳為約10-6 cm2 /Vs至10-2 cm2 /Vs。
該n型有機材料層可由一在真空下可沉積之材料或一可透過溶液製程形成薄膜之材料所形成。
例如，作為該第一層之材料，可使用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-tetracyanoquinodimethane，F4TCNQ)、經氟取代之3,4,9,10-苝四羧酸二酐(3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride，PTCDA)、經氰基取代之PTCDA、萘四甲酸二酐(naphthalenetetracarboxylic dianhydride，NTCDA)、經氟取代之NTCDA、經氰基取代之NTCDA，或如下述化學式1所示之一化合物。
於化學式1中，
R1 至R6 可各自為氫、鹵素原子、腈基(-CN)、硝基(-NO2 )、磺醯基(-SO2 R)、亞碸(-SOR)、磺醯胺(-SO2 NR)、磺酸酯(-SO3 R)、三氟甲基(-CF3 )、酯基(-COOR)、醯胺基(-CONHR或-CONRR')、一經取代或未經取代之直鏈或支鏈C1 -C12 烷氧基、一經取代或未經取代之直鏈或支鏈之C1 -C12 烷基、一經取代或未經取代之直鏈或支鏈之C2 -C12 烯基、一經取代或未經取代之芳香族或非芳香族雜環、一經取代或未經取代之芳基、一經取代或未經取代之單或二芳基胺，或一經取代或未經取代之芳烷基胺，其中R與R'可各自為一經取代或未經取代之C1 -C60 烷基、一經取代或未取代之芳基、或一經取代或未經取代之5至7員雜環。
上述「經取代或未經取代」係指由鹵素原子、腈基(-CN)、硝基(-NO2 )、磺醯基(-SO2 R)、亞碸(-SOR)、磺醯胺(-SO2 NR)、磺酸酯(-SO3 R)、三氟甲基(-CF3 )、酯基(-COOR)、醯胺基(-CONHR或-CONRR')、直鏈或支鏈C1 -C12 烷氧基、直鏈或支鏈之C1-C12烷基、直鏈或支鏈之C2 -C12 烯基、芳香族或非芳香族雜環、芳基、單或二芳基胺或芳烷基胺取代或未被取代，且於此，R與R'各自為C1 -C60 烷基、芳基、或5至7員雜環。
化學式1之化合物可舉例為如下述化學式1-1至1-6之化合物。
[化學式1-1]
[化學式1-2]
[化學式1-3]
[化學式1-4]
[化學式1-5]
[化學式1-6]
化學式1之其他實例或合成方法以及各種特性已描述於美國專利申請號2002-0158242以及美國專利號6,436,559與4,780,536之中，且上述文件中所有內容已併入本案發明中。
於另一實例中，金屬氧化物可使用作為該第一層之材料。該金屬氧化物之實例包括三氧化鉬(MoO3 )、Re2 O3 、Al2 O3 、CuO、WO3 與V2 O5 。
於另一實例中，該第一層之材料可為5,6,11,12-四苯基並四苯(5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene，紅熒烯)。
根據本發明之另一示例性實施例，於第一示例性實施例中，該第一層由一種n型有機材料或金屬氧化物所形成。
根據本發明之另一示例性實施例，於第一或第二示例性實施例中，該第一層為一未摻雜層。
根據本發明之另一示例性實施例，於第一或第二示例性實施例中，該第一層可為一n型有機材料與一p型有機材料之一摻雜層。
該第三層包括該n型摻雜物。
該第三層可藉由該n型摻雜物增加該有機材料層之電荷載體的密度，以改善該裝置內電荷的傳輸效率。因此，該電荷的平衡可於該發光裝置之一發光區中達成。於此，平衡係指當重組發生於一發光區時，參與發光之該電洞與該電子之密度係相同的且同時被最大化。根據本發明之示例性實施例，該有機發光裝置可具有更顯著之低電壓、高亮度與高效率之特性。
在此，該n型摻雜物並無特別限制，只要該n型摻雜物係為一電子供體材料即可。該n型摻雜物可為有機材料或無機材料。若該n型摻雜物為無機材料，其可為一金屬化合物，包括鹼金屬，如Li、Na、K、Rb、Cs或Fr；鹼土金屬，如Be、Mg、Ca、Sr、Ba或Ra；稀土金屬，如La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Th、Dy、Ho、Er、Em、Gd、Yb、Lu、Y或Mn；或一種或多種上述金屬。若該n型摻雜物為有機材料，其可包括環戊二烯、環庚三烯、六員雜環，或一包括該些環之縮合環，尤指一有機材料如氧雜蒽、吖啶、二苯胺、吖嗪、惡嗪、噻嗪、或噻噸。另外，作為該摻雜有機材料，可使用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-tetracyanoquinodimethane，F4TCNQ)等。於此，該n型摻雜物之摻雜濃度可為30重量百分比以下、10重量百分比以下、0.01至30重量百分比、0.01至10重量百分比，與0.01至5重量百分比。
於該第三層中，當藉由該n型摻雜物摻雜一主體(host)材料，可使用一電子傳輸材料。任何材料皆可使用並無特別限制，只要該材料為用以作為本領域之電子傳輸材料之一材料即可。例如，作為該第三層之主體(host)材料之一例，可使用一化合物，此化合物具有一官能基，該官能基選自由咪唑基、噁唑基、噻唑基、喹啉基與鄰二氮菲基。
該第三層之有機材料層之厚度較佳為小於500Å。在上述厚度範圍內，可透過n型摻雜物對可見光的吸收，將發光效率之降低最小化。作為一實例，該第三層之厚度小於100Å。作為一實例，該第三層之厚度為10Å以上。
該第二層包括一阻隔材料。
該阻隔材料並非意指一與電能量相關之阻隔層，而是指一物理性障壁(physical barrier)。該物理性障壁係指一層可物理性防止摻雜於該第三層之n型摻雜物擴散。因此，任何材料皆可使用而無特別限制，只要使用作為該第二層之材料可有效地物理性防止該n型摻雜物擴散即可。另外，由於該第二層透過穿隧效應移動電子與載體，故範圍廣泛之材料可被使用且可不考慮相鄰該第二層之層的能階。
因該第二層設於該第一層與該第三層之間，故於該第一層與該第三層之間所發生之一化學反應或該摻雜物之內部擴散皆可被防止，如此，驅動電壓之增加可被防止且該裝置之穩定性也可被改善。
該第二層之阻隔材料之一實例可包括一有機金屬複合物。作為該有機金屬複合物，可使用一重金屬與一有機配體(organic ligand)之複合物。該重金屬之實例可包括鋅(Zn)、鉑(Pt)、銥(Ir)等。該有機配體較佳之立體結構為具有一延展形狀(elongated shape)，且該延展形狀(elongated shape)具有任一長軸(long axis)。在該第二層具有上述有機配體結構的情況中，於該層形成時，堆疊(packing)可能會發生。
該第二層之阻隔材料之其他實例包括一種以上之有機金屬複合物、一n型有機材料、以及一p型有機材料。
作為該n型有機材料，可使用上述電子傳輸材料。作為前述p型有機材料，可使用如下所述之p型有機材料。
該第二層之厚度可為1 nm至3 nm，但並不限於此。
根據本發明之另一示例性實施例，於該第一示例性實施例中，該有機發光裝置更包括一附加電子傳輸層，該附加電子傳輸層設於該第三層與該發光層之間。作為該附加電子傳輸層之材料，可使用一電子傳輸材料。可使用任何材料而無特別限制，只要該材料為一用以作為本領域中的電子傳輸材料之材料即可。
根據本發明之另一示例性實施例，該第三層之主體(host)材料與該附加電子傳輸層之材料可彼此相同。
根據本發明之另一示例性實施例，該有機發光裝置可更包括一層以上之有機材料層，設於該發光層與該陽極之間。例如，可更包括該電洞注入層、該電洞傳輸層，或一可同時注入與傳輸電洞之層。
圖1至圖6分別示出根據本發明之第一示例性實施例之有機發光裝置的堆疊(laminate)結構。根據圖1，該陽極、該發光層(EML)、該第三層、該第二層、該第一層與該陰極依序層疊。根據圖2，該電洞傳輸層(HTL)設於該發光層(EML)與該陽極之間。根據圖3，該電洞傳輸層(HTL)與該電洞注入層(HIL)設於該發光層(EML)與該陽極之間。根據圖4至圖6，該附加電子傳輸層(ETL)設於該第三層與該發光層(EML)之間。然而，層疊順序並不限於上述層疊順序，並在必要時，可進一步設置一額外的有機材料層。
根據本發明之第二示例性實施例之層疊有機發光裝置，其包括一陽極；一陰極，其面對該陽極；以及兩個以上發光單元，其設於該陽極與該陰極之間，並且包括一發光層；其中，該層疊有機發光裝置更包括一第一層、一第二層、以及一第三層，從該陰極至該陽極方向依次設於該些發光單元之間；該第一層包括一n型有機材料或金屬氧化物；該第二層包括一阻隔材料；以及該第三層包括一n型摻雜物。
可包括該兩個以上發光單元。作為特定實例，該發光單元之數量可為2、3、4或5。
圖7與圖8所示之該層疊有機發光裝置分別包括兩個發光單元與三個發光單元。然而，該層疊有機發光裝置並不限於此，且可包括四層以上之發光單元。
上述之第一示例性實施例之該第一層、該第二層與該第三層之說明可套用到第二示例性實施例之該第一層、該第二層與該第三層。
根據本發明之另一示例性實施例，於該第二示例性實施例中，該有機發光裝置更包括一附加電子傳輸層，該附加電子傳輸層設於該第三層及與該第三層接觸之發光單元的發光層之間。上述之第一示例性實施例之該附加電子傳輸層之說明可套用到第二示例性實施例之該附加電子傳輸層。
根據本發明之另一示例性實施例，於該第二示例性實施例中，除了與該陽極接觸之發光單元外，至少一個其餘的發光單元更包括一p型有機材料層，其係與該第一層接觸。
根據本發明之另一示例性實施例，該p型有機材料層之HOMO能階與該第一層之LUMO能階的差異為2 eV以下。根據本發明之一示例性實施例，該p型有機材料層之HOMO能階與該第一層之LUMO能階的差異可為大於0 eV與小於2 eV或大於0 eV與小於0.5 eV。根據本發明之另一示例性實施例，可選擇該p型有機材料層與該第一層之材料，從而該p型有機材料層之HOMO能階與該第一層之LUMO能階的差異為大於0.01 eV與小於2 eV。
在該p型有機材料層之HOMO能階與該第一層之LUMO能階的差異為2 eV以下的情況中，當該p型有機材料層與該第一層彼此接觸時，一NP共接面易發生於其之間。在該NP共接面形成的情況中，該p型有機材料層之HOMO能階與該第一層之LUMO能階的差異會被減小。因此，於施加電壓的情況下，該電洞與該電子容易從該NP共接面形成。在此情況下，可降低使電子注入之驅動電壓。
作為該p型有機材料層之材料，可使用一具有p型半導體之特性的有機材料。例如，可使用一芳基胺化合物。該芳基胺化合物之一實例包括如下化學式2之化合物。
[化學式2]
於化學式2中，
Ar1 、Ar2 及Ar3 各自獨立為氫或烴基(hydrocarbon group)。在此情況中，Ar1 、Ar2 及Ar3 之至少一者可包括一芳香烴取代基，各自之取代基可彼此相同，且Ar1 、Ar2 及Ar3 可可由不同取代基所組成。於Ar1 、Ar2 及Ar3 中，除了芳香烴之外，可為氫；直鏈或支鏈或環脂烴；或包括N、O、S或Se之雜環基。
化學式2之具體實例包括如下之化學式，但本發明所述之示例性實施例並不總限於此。
根據本發明之另一示例性實施例，該p型有機材料層未被摻雜。
根據本發明之另一示例性實施例，於該第二示例性實施例中，與該陽極接觸之發光單元更包括該p型有機材料層，該p型有機材料層作為與該陽極接觸之有機材料層。
根據本發明之另一示例性實施例，於該第二示例性實施例中，與該陽極接觸之發光單元更包括一有機材料層，其係與該陽極接觸，且其材料與該第一層材料相同。於此，與該第一層材料相同之有機材料層之LUMO能階與該陽極材料之功函數之間的差異可被調整至4 eV以下。該較佳之能量差異係大於0 eV，於選擇材料時，具有該差異約0.01 eV至4 eV之間之材料皆可被選擇。當該能量差異為4 eV以下時，與電洞注入之能量障壁相關之表面偶極(surface dipole)或能隙狀態(gap state)之效果可被顯示出來。
根據本發明之另一示例性實施例，於該第二示例性實施例中，與該陰極接觸之發光單元更包括該第一層、該第二層、以及該第三層，從該陰極至該發光層方向依次設於該陰極與該發光層之間。
根據本發明之另一示例性實施例，於該第二示例性實施例中，該有機發光裝置可更包括一個以上之有機材料層，其設於該陽極或該第一層與該發光層之間。例如，可更包括該電洞注入層、該電洞傳輸層，或同時注入與傳輸電洞之層。
圖11至圖13例示該些發光單元之堆疊結構。圖9所示之發光單元包括該發光層與該p型有機材料層，圖10所示之發光單元包括該發光層、該電洞傳輸層與該p型有機材料層，而圖11所示之發光單元包括該電子傳輸層、該發光層、該電洞傳輸層與該p型有機材料層。然而，該發光單元並不限於上述圖式所示之結構，且該發光單元可通過排除非發光層之一層或可更包括一額外的層來構成。
該有機發光裝置之其它組成可採用本領域習知之技術。以下，將對該電極之一實例進行說明，然而，下述之實例僅用以說明本發明，並非限制本發明之範疇。
該陽極包括金屬、金屬氧化物或傳導性聚合物。該傳導性聚合物可包括導電性聚合物。舉例來說，該陽極可具有約3.5 eV至5.5 eV的功函數。該傳導材料之實例包括：碳、鋁、釩、鉻、銅、鋅、銀、金、其他金屬及其合金；氧化鋅、氧化銦、氧化錫、銦錫氧化物(ITO)、氧化銦鋅以及其他類似之金屬氧化物；氧化物與金屬之混合物，如ZnO：Al及SnO2 ：Sb，以及類似者。作為該陽極材料，可使用透明材料且可使用不透明材料。在光線往一陽極方向發射之結構之情況中，該陽極可形成為透明。在此，若由該有機材料層發射之光可通過其中，該透明度即可行，且該光線之透射率並無特別限制。
舉例來說，在根據本發明之有機發光裝置為一頂部發光型且該陽極係於該有機材料層與該陰極形成前於一基板上形成的情況中，作為該陽極材料，可使用具有優異光反射率之不透明材料與透明材料。舉例而言，在根據本發明之有機發光裝置為一底部發光型時且該陽極係於該有機材料層與該陰極形成前於該基板上形成的情況中，作為該陽極材料，應使用該透明材料或應將該不透明材料製成一足夠透明化之薄膜。
為了調整該陽極之費米能階時，可以氮電漿或氧電漿處理該陽極之表面。
因電漿處理之該陽極之費米能階於氧電漿處理時增加，且於氮電漿處理時降低。
此外，在氮電漿處理的情況中，可增加該陽極之導電性，且可降低一表面氧濃度以於該表面上產生氮化物，從而增加裝置之壽命。
作為一陰極材料，一具有小功函數之材料通常較佳，因此較易於進行電子注入。然而，在該第一層形成以相鄰該陰極的情況中，該陰極材料可選自由具有各種功函數之材料。例如，可使用具有功函數為2 eV至5 eV之材料作為該陰極材料。該陰極之實例包括：金屬，如鎂、鈣、鈉、鉀、鈦、銦、釔、鋰、釓、鋁、銀、錫及鉛，或其合金；一多層結構材料，如LiF/Al或LiO2 /Al及類似者，但並不限於此。
在使用Al作為該陰極材料的情況中，可以單獨使用Al或與LiF或Liq一起使用，以提供一種可有效地被操作之裝置。具體而言，在使用Ag作為該陰極材料的情況中，在根據相關領域中的裝置，當Ag係被單獨使用或與LiF或Liq一起使用時，由於該裝置不能被很好地運作，由如鹼金屬或鹼土金屬之金屬所形成之一層或一被金屬摻雜之有機材料層應用以作為與該陰極相鄰之有機材料層。然而，於本發明之示例性實施例中，如上所述，可使用如Ag之具有大功函數之材料作為該陰極材料，無須有該金屬層或被金屬摻雜之有機材料層。另外，於本發明所述之示例性實施例中，具有大功函數之透明導電氧化物，如IZO(功函數為4.8 eV至5.2 eV)，可使用作為該陰極材料。
於現有的有機發光裝置中，在使用如Al或Ag之具有大功函數之該材料之該陰極的情況中，設於該有機材料層與該陰極之間之一無機材料層如LiF層須被一金屬摻雜，或一有機材料層也需被一金屬摻雜。於相關領域中，並未使用上述被金屬摻雜之無機材料層或有機材料層，且在該陰極與該有機材料層彼此接觸的情況中，只有具有功函數為2 eV以上與小於3.5 eV之材料才可用以作為該陰極材料。然而，於根據本發明之有機發光裝置中，在該陰極與該有機材料層接觸的情況中，可利用具有功函數為3.5eV以上之材料或一第一p型有機材料層與一第一n型有機材料層組成該陰極。
根據本發明之示例性實施例，該陰極係物理性接觸該有機材料層，並且由具有功函數3.5 eV以上之材料構成。
根據本發明之示例性實施例，該陰極係物理性接觸該有機材料層，並且由具有功函數4 eV以上之材料構成。
根據本發明之示例性實施例，該陰極係物理性接觸該有機材料層，並且由具有功函數4.5 eV以上之材料構成。
構成該陰極之材料的功函數之上限並無特別限制，但於選擇材料時，可使用具有功函數5.5 eV以下之材料。
該陰極可由與該陽極可以相同之材料所形成。於此，該陰極可由上述之該陽極材料實例之材料所形成。另外，該陰極或該陽極可包括一透明材料。
根據本發明示例性實施例之該有機發光裝置可為一包括一光萃取結構之裝置。
根據本發明之示例性實施例，該有機發光裝置更包括一基板，其設於一表面，該表面係面對該陽極或該陰極之設有該有機材料層之表面，且該有機發光裝置更包括一光萃取層，其設於該基板與該陽極或該陰極之間或其設於一表面，該表面係面對該基板之設有該陽極或該陰極之表面。
換句話說，該有機發光裝置可更包括一內部光萃取層，該內部光萃取層設於該基板與該陽極或該陰極之間，而該基板設於一表面，該表面係面對該陽極或該陰極之設有該有機材料層之表面。於另一示例性實施例中，一外部光萃取層可設於該基板之與設有該陽極或該陰極之表面之相反之表面上。
於本發明中，該內部光萃取層或該外部光萃取層並無特別限制，只要該內部光萃取層或該外部光萃取層具有一可促使光散射之結構，以改善該裝置之光萃取效率即可。於另一示例性實施例中，該光萃取層可由一膜形成，該膜具有散射粒子分散於一黏合劑中之一結構或該膜具有不平整性。
另外，該光萃取層可通過如旋轉塗佈、棒塗佈與狹縫塗佈之方法直接於該基板上形成，或可通過將該光萃取層製成薄膜形式，隨後貼附於該基板上之方法形成。
該內部光萃取層或該外部光萃取層可更包括一平坦層。
於本發明之示例性實施例中，該有機發光裝置為一可撓式有機發光裝置，於此，該基板包括一可撓式材料。例如，可使用具有可彎曲之薄膜型之玻璃、塑膠或膜之基板。
該塑膠基板之材料並無特別限制，但一般而言，可使用一膜，如PET、PEN、PEEK與PI，而該膜係為單層或多層之形態。
於本發明之示例性實施例中，提供了一種包括所述之有機發光裝置之顯示器。於該顯示器中，該有機發光裝置可為一像素或一背光源，該顯示器之其他組成可採用本領域中習知之物料。
於本發明之示例性實施例中，提供了一種包括所述之有機發光裝置之照明裝置，於該照明裝置中，該有機發光裝置為一發光部分，該照明裝置之其他組成可採用本領域中習知之物料。
於下文中，上述示例性實施例之具體實例將詳細地加以說明。然而，下述之實例僅用以說明，並非意圖限制本發明示例性實施例之範圍。
＜ 實施例 ＞
＜ 實施例 1＞
該透明陽極與ITO係透過濺鍍法於該基板上形成一1000 Å之厚度。於其上方，HAT係於真空下進行熱沉積，以形成具有500 Å之厚度的n型有機材料。於其上方，下述化學式之NPB係於真空下沉積，以形成具有400 Å之厚度的電洞傳輸層，從而形成該NP共接面。另外，由摻雜濃度為10重量百分比之下述化學式之Ir(ppy)3 摻雜下述化學式之CBP，並由摻雜後之有機層形成具有300 Å之厚度的發光層。此外，於其上方，下述化學式之電洞阻擋層材料即BAlq形成一50 Å之厚度。於其上方，下述化學式之電子傳輸材料形成一150 Å之厚度。於其上方，由摻雜濃度為10重量百分比之Ca摻雜下述化學式之電子傳輸材料以形成具有50 Å之厚度的電子傳輸層即該第三層。隨後，於CuPc材料形成具有30 Å之厚度的第二層。接著，透過上述方法將HAT(第一層)/NPB/CBP+Ir(ppy)3 /BAlq/ETL/Ca+ETL之裝置結構單元進一步形成於該第二層上。於Ca摻雜之電子傳輸層上形成具有1000Å之厚度之鋁作為該陰極，以製成該層疊有機發光裝置。
於上述過程中，該有機材料之沉積速度係維持在0.5 Å/秒至1.0 Å/秒，而於沉積期間之真空度係維持在約2×10-8 torr至2×10-7 torr。
[HAT]
[NPB]
[CBP]
[Ir(ppy)3 ]
[電子傳輸材料]
＜ 實施例 2＞
除了該第二層之厚度為15Å，該層疊有機發光裝置係以與實施例1相同之方法製成。
＜ 實施例 3＞
除了該第三層之Ca的摻雜濃度為7重量百分比，該層疊有機發光裝置係以與實施例1相同之方法製成。
＜ 實施例 4＞
除了該第三層之Ca的摻雜濃度為5重量百分比，該層疊有機發光裝置係以與實施例1相同之方法製成。
＜ 實施例 5＞
除了該第三層之Ca的摻雜濃度為3重量百分比，該層疊有機發光裝置係以與實施例1相同之方法製成。
＜ 實施例 6＞
除了該第三層之Ca的摻雜濃度為2重量百分比，該層疊有機發光裝置係以與實施例1相同之方法製成。
＜ 比較例 1＞
除了該第二層未被形成，該層疊有機發光裝置係以與實施例1相同之方法製成。
＜ 比較例 2＞
除了該第二層未被形成，該層疊有機發光裝置係以與實施例3相同之方法製成。
＜ 實驗例 ＞
為了確認所製造之有機發光裝置的可靠性，於60℃與20mA/cm2 之驅動條件下，進行0小時之初始電壓與200小時後之電壓的差異之測量，並示於下表1與圖14中。
[表一]
如上述結果，相對於比較例1，在上述實驗條件下，於實施例1與2中，電壓升高之問題有得到改善。另外，於實施例1中，該第二層之厚度係大於實施例2中該第二層之厚度，於此，展示出更大之改善。
此外，為了確認所製造之有機發光裝置的可靠性，於60℃與20mA/cm2 之驅動條件下，於實施例6與比較例1、2進行0小時之初始電壓與200小時後之電壓的差異之測量，並示於圖15中。
另外，於實施例3至5中，根據該第三層之n型摻雜物之摻雜濃度對於該裝置之效率的影響之測量係示於圖16中，而對於該裝置之反射率的影響之測量係示於圖17中。
如上述結果，當該第三層之n型摻雜物之摻雜濃度增加時，吸收會增加，從而可降低該裝置之效率。然而，根據本發明，透過包括該包含該阻隔材料之該第二層，該第三層之n型摻雜物之摻雜濃度可被調整至30重量百分比以下、10重量百分比以下或5重量百分比，並可有效地防止在設於電極間之層與層的貼附表面上發生之化學反應、摻雜物擴散(interdiffusion)所造成驅動電壓的增加或裝置的穩定性。
無。
圖1至圖6分別示出根據本發明之第一示例性實施例所述之有機發光裝置的堆疊(laminate)結構。 圖7至圖10分別示出根據本發明之第二示例性實施例所述之層疊有機發光裝置的堆疊結構。 圖11至圖13分別示出根據本發明之第二示例性實施例所述之層疊有機發光裝置之發光單元的堆疊結構。 圖14係比較根據本發明之一示例性實施例之實施例1、2與比較例1之效果的曲線圖。 圖15係比較根據本發明之一示例性實施例之實施例6與比較例1、2之效果的曲線圖。 圖16係根據本發明之一示例性實施例之實施例3至5之裝置之效率的曲線圖。 圖17係根據本發明之一示例性實施例之實施例3至5之裝置之反射率的曲線圖。

Claims (23)

  1. 一種有機發光裝置，包括：一陽極；一陰極，其係面對該陽極；以及一發光層，其係設於該陽極與該陰極之間；其中，該有機發光裝置更包括一第一層、一第二層、以及一第三層，從該陰極至該發光層方向依次設於該陰極與該發光層之間；該第一層包括一n型有機材料或金屬氧化物；該第二層包括一阻隔材料；以及該第三層包括一n型摻雜物；其中，該第二層之阻隔材料包括至少一種選自由一有機金屬複合物、一n型有機材料與一p型有機材料所構成之群組；其中，該有機金屬複合物包括一金屬與一有機配體，該有機配體具有一延展形狀，該延展形狀具有任一長軸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該第一層係由一種n型有機材料或金屬氧化物所形成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該第一層係一未摻雜層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該第一層包括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-tetracyanoquinodimethane，F4TCNQ)、經氟取代之3,4,9,10-苝四羧酸二酐(3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride，PTCDA)、經氰基取代之PTCDA、萘四甲酸二酐(naphthalenetetracarboxylic dianhydride，NTCDA)、經氟取代之NTCDA、經氰基取代之NTCDA、如下述化學式1所示之一化合物、MoO3 、Re2 O3 、Al2 O3 、CuO、WO3 、V2 O5 、或5,6,11,12-四苯基並四苯(5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene，紅熒烯)：於化學式1中，R1 至R6 各自為氫、鹵素原子、腈基(-CN)、硝基(-NO2 )、磺醯基(-SO2 R)、亞碸(-SOR)、磺醯胺(-SO2 NR)、磺酸酯(-SO3 R)、三氟甲基(-CF3 )、酯基(-COOR)、醯胺基(-CONHR或-CONRR')、一經取代或未經取代之直鏈或支鏈C1 -C12 烷氧基、一經取代或未經取代之直鏈或支鏈之C1 -C12 烷基、一經取代或未經取代之直鏈或支鏈之C2 -C12 烯基、一經取代或未經取代之芳香族或非芳香族雜環、一經取代或未經取代之芳基、一經取代或未經取代之單或二芳基胺、或一經取代或未經取代之芳烷基胺，其中R與R'係各自為一經取代或未經取代之C1 -C60 烷基、一經取代或未取代之芳基、或一經取代或未經取代之5至7員雜環。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該第三層之n型摻雜物之摻雜濃度為30重量百分比以下。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該第三層之n型摻雜物之摻雜濃度為10重量百分比以下。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，更包括：一附加電子傳輸層，其係設於該第三層與該發光層之間。
  8. 一種層疊(stacked)有機發光裝置，包括：一陽極；一陰極，其係面對該陽極；以及兩個以上發光單元，其係設於該陽極與該陰極之間，並且包括一發光層；其中，該層疊有機發光裝置更包括一第一層、一第二層、以及一第三層，從該陰極至該陽極方向依次設於該些發光單元之間；該第一層包括一n型有機材料或金屬氧化物；該第二層包括一阻隔材料；以及該第三層包括一n型摻雜物；其中，該第二層之阻隔材料包括至少一種選自由一有機金屬複合物、一n型有機材料與一p型有機材料所構成之群組；其中，該有機金屬複合物包括一金屬與一有機配體，該有機配體具有一延展形狀，該延展形狀具有任一長軸。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之層疊有機發光裝置，其中，該第一層係由一種n型有機材料或金屬氧化物所形成。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之層疊有機發光裝置，其中，該第一層係一未摻雜層。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之層疊有機發光裝置，其中，該第一層包括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-tetracyanoquinodimethane，F4TCNQ)、一經氟取代之3,4,9,10-苝四羧酸二酐(3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride，PTCDA)、經氰基取代之PTCDA、萘四甲酸二酐(naphthalenetetracarboxylic dianhydride，NTCDA)、經氟取代之NTCDA、經氰基取代之NTCDA、如下述化學式1所示之一化合物、MoO3 、Re2 O3 、Al2 O3 、CuO、WO3 、V2 O5 、或5,6,11,12-四苯基並四苯(5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene，紅熒烯)：於化學式1中，R1 至R6 各自為氫、鹵素原子、腈基(-CN)、硝基(-NO2 )、磺醯基(-SO2 R)、亞碸(-SOR)、磺醯胺(-SO2 NR)、磺酸酯(-SO3 R)、三氟甲基(-CF3 )、酯基(-COOR)、醯胺基(-CONHR或-CONRR')、一經取代或未經取代之直鏈或支鏈C1 -C12 烷氧基、一經取代或未經取代之直鏈或支鏈之C1 -C12 烷基、一經取代或未經取代之直鏈或支鏈之C2 -C12 烯基、一經取代或未經取代之芳香族或非芳香族雜環、一經取代或未經取代之芳基、一經取代或未經取代之單或二芳基胺、或一經取代或未經取代之芳烷基胺，其中R與R'係各自為一經取代或未經取代之C1 -C60 烷基、一經取代或未取代之芳基、或一經取代或未經取代之5至7員雜環。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之層疊有機發光裝置，其中，該第三層之n型摻雜物之摻雜濃度為30重量百分比以下。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之層疊有機發光裝置，其中，該第三層之n型摻雜物之摻雜濃度為10重量百分比以下。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之層疊有機發光裝置，更包括：一附加電子傳輸層，其係設於該第三層以及與該第三層接觸之發光單元之發光層之間。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之層疊有機發光裝置，其中，除了與該陽極接觸之發光單元外，至少一個其餘的發光單元更包括一p型有機材料層，該p型有機材料層與該第一層接觸。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之層疊有機發光裝置，其中，該第一層之LUMO能階與該p型有機材料層之HOMO能階的差異為2 eV以下。
  17. 如申請專利範圍第8項所述之層疊有機發光裝置，其中，與該陽極接觸之發光單元更包括一有機材料層，其係與該陽極接觸，且該有機材料層的材料與該第一層的材料相同。
  18. 如申請專利範圍第8項所述之層疊有機發光裝置，其中，與該陰極接觸之發光單元更包括另一第一層、另一第二層、以及另一第三層，從該陰極至該發光層方向依次設於該陰極與該發光層之間。
  19. 如申請專利範圍第1項至第18項任一項所述之有機發光裝置，更包括：一基板，其係設於該陰極或該陽極之與設有該有機材料層之表面相反之表面上；以及一光萃取層，其係設於該陰極或該陽極與該基板之間。
  20. 如申請專利範圍第1項至第18項任一項所述之有機發光裝置，更包括：一基板，其係設於該陰極或該陽極之與設有該發光層之表面相反之表面上；以及一光萃取層，其係設於該基板之與設有該陽極或該陰極之表面相反之表面上。
  21. 如申請專利範圍第1項至第18項任一項所述之有機發光裝置，其中，該有機發光裝置係一可撓式有機發光裝置。
  22. 一種顯示器，包括：如申請專利範圍第1項至第18項任一項所述之有機發光裝置。
  23. 一種照明裝置，包括：如申請專利範圍第1項至第18項任一項所述之有機發光裝置。
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