TW399393B - Organic el device with dual doping layers - Google Patents

Description

經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1) 本案已在1996年6月24曰在美國申請，專利申請號爲第 08/669,206 號。 本發明係關於一種有機電發光裝置（EL device)，且特別 關於多層有機電發光裝置。 有機電發光（EL)裝置一般由三層有機分子所組成，該三 層被以三明治的方式夾在透明電極及金屬電極之間，該三 層包含有一電子傳輸層，一發射層及一電洞傳輸層。 取決於發射層所在位置，有機電發光裝置在結構上有許 多種變化，Tsutsui及其同僚提出三種有機電發光結構： SH-A元件，SH-Β元件及DH元件（T. Tsutsui等人，光化學， 製考王有機分子系統，Proc. Meml.會議，已故Shigeo Tazuke 敎授，第437頁至第450頁（1991))。SH-A元件依次用鎂-銀 層’一電子傳輸層’ 一電洞傳輸層及銦錫氧化物（IT〇)層 所組成，鎂·銀層當做陰極，銦錫氧化物層爲陽極，其中 靠近電洞傳輸層的電子傳輸層的一部份用效率高熱穩定發 螢光染料摻雜後，以成爲發射層。SH_B元件亦依次用鎂-銀層當做陰極，一電子傳輸層，一電洞傳輸.層，及一當做 陽極的銦錫氧化物層而構成，其中，靠近電子傳輸層的電 洞傳輸層的一部份用效率高熱穩定發螢光染料摻雜後，以 成爲發射層。DH元件依次用鎂_銀層當做陰極，—電子傳 輸層，一發射層，一電洞傳輸層及一當做陽極的銦錫氧化 物層而構成，其中，發射層是獨立的一層且以三明治方式 失在電子傳輸層及電洞傳輸層之間。 在美國專利第4,539,507號中，維士凱及鄧亦揭露一種SH_ -4_ I紙張尺 CNS)从胁（------- i I I I I! n /i I ^ I n 1 I 象 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 五、發明説明（2 A型的有機電發光裝置，其具有— , ^ L 电洞汪入區及一有機發 光區，其中，有機發光區是電予 一 ％』得輸化合物，其量子效率 爲至少0‘〇5%，且w/w效率爲至少 干辟主/ 9χι〇5 ’且厚度少於1微 米0 本發明的目的是提俾—錄報】 疋紅t、種新穎及改良的有機電發光裝 置。 本發明的另一目的吾'摇徂 ， 目的疋扼供一種有機電發光袭置，其中， 添加層用一螢光染料摻雜。 本發明的另一目的是描供_ ^ 疋扠供種有機電發光裝置，其具有 高梵度及效率。 發明之夬龙· 上述及其他問題是至少部份解決掉，且以開發出—種有 機％發光裝置達成上述及其他目#，該有機電發光裝置包 :有-具有第一型導電性的第_導電層，—層摻雜有當做 螢光中^的螢光染料分子的第一載子傳輸材料，該第一載 子傳輸材料係支撑在第_導電層之上，—轉雜有當做勞 光中心6勺勞光染料分子的第二載子傳輸材料，該帛二載予 傳輸材料在第一載子傳輸材料之上，及一具有第二型導電 性的第二導電屢’該第二導電層係支撑在第二載子傳輸材 料層之上。 本發明獲得的有機電發光裝置，在裝置處於偏壓之情況 下，商效率光自第一載子傳輸材料層及第二載子傳輸層發 射0 -5- 本紙張尺度適用中國(CNS > Α4· ( 21〇><*^97公瘦） 裝 ^丨訂------.蘇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經清郏中央樣準扃貝工消费合作社印装 A7 B7 五、發明説明（3) 圖式之簡單説明 請參考圖式： 圖1是構成一典型有機電發光裝置的所有層的概要能帶 圖，該有機電發光裝置具有IT〇//TPD//Alq//MgAg的元件結 構；及 圖2是本發明有機電發光裝置的簡要截面圖。 教佳實施例之説明 在先如技藝中’链二（8- 4 »林醇）（Alq)通常被當成電子傳 輸材料已用在電子傳輸層中，而如Ν,ν，·二苯基-N,Ν' -雙 (3-甲基苯基）-[1，Γ-二苯基]_4,4，-二胺（TPD)的芳香族二胺 通常被當成電洞傳輸材料已用在電洞傳輸層中。所有層的 概要能帶圖構成先前技藝的典型有機電發光裝置，顯示於 第1圖。

典型的有機電發光裝置包含有一層MgAg (在帶狀圖的右 方），層Aiq.，一層TPD，及一層ιτ〇(在能帶圖的左 方）。自A 1 q層的傳導帶（，Alq )將電子注入至TPD層的 導帶（Ec ’ TPD)的能障爲約0.7 eV，而自.’tpd層的價帶 (Εν，TPD)將電洞注入Alq層的價帶（Ev，Alq)的能障爲約 0.3 eV，因此，電洞更易於注入Aiq層，卫_電子更會聚集在 Alq層中靠近Alq/TPD邊界的部份，總之，在靠近Alq/TPD 邊界的Alq層部份會發生發光現象，在該處，電子及電洞 復合。 因爲Alq層在靠近Alq/TPD邊界（此處通常發生復合現象） 的部份内摻雜有螢光染料，故SH_A型的有機電發光裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公爱） ---^^----ί裝-----；丨訂------故 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明（4 ) 通常較對應的SH-B型有機電發光裝置更有效率，SH-B型 在靠近Alq/TPD邊界的TPD層的部份内摻雜有螢光染料。 事實上，目前具有充份優良效率性及可靠性以用在實際背 光或顯示器應用上的大多數有機電發光裝置具有SH-A型 的元件結構。 在1995年哈馬達及其同事提出一種改良的SH-B型有機電 發光元件（Y .哈馬達等人，曰本應用物理期刊，34 (1995)， L824-L826 )，且以紅螢晞（Rubrene)爲摻雜劑，該裝置在10 mA/cm2的電流密度下亮度爲1020 cd/m2，且在啓始亮度500 cd/m2下半衰期爲3554小時，其較任何已知SH-B型元件爲 實質上改良了。 吾人相信，哈馬達工作的成功顯示，雖然電子自Alq層 的導帶（E。，Alq )注入TPD層的導帶（Ee，TPD )的能障是大 於電洞的TPD層的價帶（Ev，TPD )注入Alq層的價帶（Ev， Alq)的能障，有許多電子仍能克服能障且自Alq層進入 TPD層。有機電發光裝置的效率可改善，如果此些自Alq 層進入TPD層的電子能用於產生光。 本發明係關於一種有機發光裝置，其一般而言，由有機 分子的薄層以三明治的方式夹在透明電層及金屬電極之間 而構成。第2圖説明一具體實例有機電發光裝置10的簡要 截面圖，有機電發光裝置10包含有一透明基板11，在此特 殊具體實例中，透明基板是具有相當平坦上表面的玻璃板 或塑膠板。透明導電層12是位在基板11的平坦表面上，以 形成相當均勻的電接觸。由第一有機載子傳輸材料所製得 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ________________B7 五、發明説日Ι'Π'Τ — =第—載子傳輸層13是位在導電層12的表面上，然後，由 第一有機載子傳輸材料所製得的第二載子傳輸層14是位在 勺表面上，且第二導電層15是位在傳輸層Μ的上表面 上’以形成第二電接觸。 在此特殊具體實例中，由透明有機或無機導體形成導電 a (如導电聚私胺（PANI)或姻-錫-氧化物（IT〇)，氧化鋅 (Ζη〇Χ)，氧化釩（V0x)，氧化鉬（MoOx)及氧化釕（Ru0x))， 其對可見光而言爲實質透明的。導電層丨5是由任何很寬範 圍的金屬或合金所形成’其中’至少一金屬具有低於❹ eV的功函數，低功函數金屬包含有鐘、錢、_等，適當 選擇導電層15的材料，做成層14及15的材料的功函數實 質上能配合，以降低所需的操作電壓及改良有機電發光裝 !_ 10的效率。事實上，低功函數金屬的頂部上沈積一穩定 金屬（如銀’無，銦或金），以當做阻擒水氣或/及氧氣的 阻礙物，整體而言，該水氣及/或氧對低功函數金屬及有 機電發光裝置10有害。 在此特殊具體實射，例如，帛—載子爲.電洞，且第二 載子爲電子。如此，第-载子傳輸層13是由有機電洞傳輪 材料所製成，而第二載子傳輸層14是由有機電子傳輸材科 製成。 此外，在此具體實例中，電洞傳輸層13的全部或部份是 用勞光染料加以捧雜，且電子傳輸層14的全部或部份是用 螢光染料加以摻雜。當用電壓源17在層12幻5之間施加 電壓時，電子自層15注入電子傳輸層14及電洞傳輸層 -8- 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210x297公整) - 養裝 訂k (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

39939S A7 B7 五、發明説明（6 ) ~ 13，且電洞自層12注入電洞傳輪層13及電子傳輸層1 4， 在此處，電子及電洞復合時，而產生光子，因此，自電子 傳輸層14及電洞傳輸層13發出光線，自電子傳輸層丨斗及 電洞傳輸層發出光線的百分率用阿烏萊電氣（a〇〇Hed electric)所測定，且用材料（構成電子傳輸層14及電洞傳輸 層Π )的相對能帶校正來測定。 重要的是，在電洞及電子復合時能發出光線的螢光染料 材料應具有不大於該材料（構成電洞傳輸層或電子傳輸層） 的能帶隙。較佳的方式，螢光染料分子存在電子傳輸層及 電洞傳輸層的濃度爲按照包含在電洞傳輸層及電子傳輸層 中材料的莫耳數計算10·3至10莫耳百分率，適當選擇勞光 染料，以獲得理想的發光顏色及具有長壽命的有機電發光 裝置爲熟習此技藝之人士所知悉。 一般而言，電洞傳輸層13是由電洞傳輸材料（如揭露於 美國專利第5,061，569號及5,256,945號中的芳香族三元胺類） 所組成；電子傳輸層是由電子傳輸材料（如美國專利第 4,539,507號及1994年9月12曰申請，-•申請序號爲 08/304,451，讓與至相同受讓人’名稱"用於發光裝置的新 穎有機金屬錯合物”的相互關連美國申請案）所组成。 本發明之具體實例的一變化方式中，電洞注入材料的_ 薄層（以小於500埃厚爲較佳）是夾在層(陽極）及電洞傳 輸層13之間，以增強電洞自有機電發光裝置1〇的陽極注 入。任何已揭露於美國專利第3,935,031號或美國專利第 4,356,429號中的紫菜驗化合物（porphyrinic compounds)可當 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 'ί裝 ；I訂------氣 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 39939^ at B7 五、發明説明（7) 做電洞注入層使用。 在具體實例的另一變化方式中，電子注入材料的一薄層 (以小於600埃厚爲較佳）是夾在層15 (陰極）及電子傳輸層 14之間，以改良電子自有機電發光裝置1〇的陰極的注入。 如此，揭露一種具有雙掺雜層的有機電發光裝置。已改 良的有機電發光裝置所具有的螢光染料分子是分佈在電洞 傳輸層及電子傳輸層’如此，所獲得的有機電發光裝置在 偏壓下，光線能有效地自第一載子傳輸層及第二載子傳輸 層發光，有機電發光裝置具有改良的發光效率及高光線輸 出（亮度）。 雖然吾人已顯示及描述本發明的特殊具體實例，熟悉此 技藝之人士可做進一步的改良及修改。因此，我希望本發 並不限於所説明的特殊形式，且我希望能在申請專利範圍 中涵蓋所有的修正，此些修正並不偏離本發明的精神及範 圍之外。 t請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 1T- 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 -10- 1紙張尺度適用+國國家標準（CNS M4規格（2丨0X297公釐）

Claims (1)

1. 3^9392 申請專利範圍

   :有機電發光裝置，其包括有: -有第-型導電性的 -第-載子傳輸材 導… 染料分子，該第層，具有當做螢光中心的螢光 之上. X 載子傳輸材料層承接在第一導電層 第二載子傳輸材料層’具有當做勞光中心的螢光 F —載子傳輸材料層位在第一載子傳輪 材料之上；以及 八有罘—型導電性的第二導電層’第二導電層是 承接在第二載子傳輸材料層之上。 内-ti 據申π專利範固第1項之有機電發光裝置，其中， 螢光染料分子所具的能帶隙是不大於製成第一及第二 載子傳輸層的材料的能帶隙。 3. 根據申請專利範圍第1項之有機電發光裝置’其中 ^光染料分子存在第一及第二載子傳輸層的濃度爲依 '、匕。在第及第一傳輸層的材料'的莫！數計1CT3至 10莫耳百分率。 : 經濟部中央榡準局員工消費合作社印裂 ----------衣-- yi_.\ (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁 訂 4. 種有機電發光裝置，其包括有： —具有ρ-型導電性的第一導電層； 電洞傳輸材料層，具有當做螢光中心的螢光染料 分子’螢光中心是支撑在第一導電層之上； —電子傳輸材料層，具有當做螢光中心的螢光染料 分子’螢光中心是位在電洞傳輸材料之上；及 一具有η-型導電性的第二導電層，其支律在電子傳 -11 - 本紙張认ϋ用中ϋ财轉（CNS) A4^ (21GX297公羡） 3^9392 申請專利範圍

   :有機電發光裝置，其包括有: -有第-型導電性的 -第-載子傳輸材 導… 染料分子，該第層，具有當做螢光中心的螢光 之上. X 載子傳輸材料層承接在第一導電層 第二載子傳輸材料層’具有當做勞光中心的螢光 F —載子傳輸材料層位在第一載子傳輪 材料之上；以及 八有罘—型導電性的第二導電層’第二導電層是 承接在第二載子傳輸材料層之上。 内-ti 據申π專利範固第1項之有機電發光裝置，其中， 螢光染料分子所具的能帶隙是不大於製成第一及第二 載子傳輸層的材料的能帶隙。 3. 根據申請專利範圍第1項之有機電發光裝置’其中 ^光染料分子存在第一及第二載子傳輸層的濃度爲依 '、匕。在第及第一傳輸層的材料'的莫！數計1CT3至 10莫耳百分率。 : 經濟部中央榡準局員工消費合作社印裂 ----------衣-- yi_.\ (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁 訂 4. 種有機電發光裝置，其包括有： —具有ρ-型導電性的第一導電層； 電洞傳輸材料層，具有當做螢光中心的螢光染料 分子’螢光中心是支撑在第一導電層之上； —電子傳輸材料層，具有當做螢光中心的螢光染料 分子’螢光中心是位在電洞傳輸材料之上；及 一具有η-型導電性的第二導電層，其支律在電子傳 -11 - 本紙張认ϋ用中ϋ财轉（CNS) A4^ (21GX297公羡） A8 B8 C8 D8 399393 ^---- 申請專利範圍 輸材料層之上。 5·種有機電發光裝置，其包括有： —光學透射支禕基板； —位在基板的平面表面上的銦-錫-氧化物層； —電洞傳輸材料層，具有當做螢光中心的螢光染料 刀子，螢光中心是支撑在銦_錫·氧化物層之上； 一電子傳輸材料層，具有當做螢光中心的螢光染科 刀子’螢光中心是位在電洞傳輸材料之上；以及 —層低功函數金屬層，是位.在電.子傳輪材料層之 上。 .衣—----Γ訂 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁.) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -12- 本紙張尺度適用中國國家橾率（CNS ) A4規格（210X297公釐）