TW451596B - Organic electroluminescent device - Google Patents

Description

451596 A7 B7 五、發明說明（1 ) 本發明已於1999年6月28日於美國提出申請，申請號爲 09/340,785。 發明領蜂_ 本發明有關一種電發光裝置，及特別是用以改良電發光 裝置效率之結構=> 發明背澤1 有機電發光（EL)裝置通常係由三層夾於透明及金屬電極 間之有機材料所構成，該三層包含電子傳送層 '發射層及 電洞傳送層。有機EL裝置之所以吸引人之處在於其低驅動 電壓及顯示全色彩平面發射能力之優點。雖然習知技藝已 達成顯著之壽命（參見USP 4,720,432)，但對需要高亮度之 應用仍有待改良。其中，對增進載體有效射出及限制載體 於有機材料層以增加重组可能性之裝置結構改質基本上係 用以改良有機電發光裝置之壽命。

Tang等人之標題爲”以A1203/A1陰極製造雙層有機發射光 二極體之方法及電發光”（Appl. Phys. Lett.第7 0卷，第丨〇期 ，1233- 1235頁，1997年3月1 0日）中，Al2〇3緩衝層置於 Alq3(電子傳送及發射層）及鋁電極（陰極）間。該緩衝層提供 增進之通道及移除對Alq3/Al界面固有之激子淬滅能隙。

Parker等人之標題”使用摻雜矽電極製造聚合物光發射二 極體 ”（Appl. Phys_ Lett.第 6 4 卷，第 1 4 期，1774- 1 7 7 6 頁， 1994年4月4曰）文件中，揭示使用掺雜矽電極及在聚合物 二極體上之Si02，而可製造直接在矽基材上之聚合物LEDs 且因此將聚合物LEDs整合至矽爲主之積體電路。 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） {請先閲讀背面之沒意事項再填寫本頁) ------- I ^ ---— II-- 經濟部智慧財產局具工滴費合作社印製 4 綞濟部智慧財產局員工消费合作社印製 51595 A7 ______________ B7__五、發明說明（2 ) USP 5,853,905揭示以由夾於第一及第二電極間之小分子 有機材料體所構成之電發光裝置消除異接合界面，其中在 小分子有機材料禮與第—電極間放置第—絕緣層，及視情 况在小分子有機材料體與第二電極間放置第二絕緣層。相 仏弟絕緣材料可使第—載體自第一電極穿過通道及第二 絕緣材料對第一載體提供障壁。雖然此結構同時改良裝置 效率及仏賴度，但製造裝置時亦須有額外製程步報。 據此，*要簡化有機電發光裝置之結構因而可使製造成 本降低。然而，此簡化必須不犧牲裝置之壽命及效率。又 ，消除電子傳送及電洞傳送層間之界面將產生具改良信賴 度之電發光裝置。 本發明之目的係提供一種新穎及簡化之電發光裝置。 f發明另一目的係提供一種具有高效率及信賴度之新穎 及簡化之電發光裝置。 本發明又一目的係提供一種具有簡化結構因而可刪除製 造程序之某些步驟之新穎及簡化電發光裝置。 本發明再一目的係提供—種可低價製造之新穎及改良之 電發光裝置。 發明概述 上迷及其他目的可達成一種有機電發光裝置，係由夹於 第及第二電極間之小分子有機材料體所構成，其中小分 子有機材料體與電極直接接觸。該小分子有機材料體係由 定義爲具有傳送電子及電洞兩者之能力之雙極材料所構成 ，稱爲雙極傳送發射層（BTEL) ^較佳之雙極材枓之—具有 (請先闉續背面之注意事項苒填寫本育) 裝 訂---------線 -5- 本紙張尺糾財_1料（CNS)A4規格 (210 * 297 公釐） 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 ^51596 A7 ：-------------B7__ 五、發明說明（3 ) 通式AxBy ’其中A為可傳送電子之成分，b為可傳送電洞之 成分，X代表A成分之含量及y代表B成分之含量。藉由正確 選擇電極材料包含金屬、金屬合金、導電性聚合物、金屬 化合物等，可達成將電荷有效率地注入BTel層，而與在電 極及小分子體之間存在有絕緣層者相當或更佳。 圖示簡單説明 本發明之新穎特性述於申請專利範圍中。然而本發明本 身及其他特徵及優點將參考下列詳細說明及配合圖示而更 易明瞭。 圖1為本發明有機電發光裝置之簡化截面圖：及 圖2為本發明有機電發光裝置另一具體例之簡化截面圖。 圖示詳細說日月 此說明期間，用以說明本發明之不同圖示中相同之數值 用以表示相同元件。現參考圖1，說明本發明有機電發光 (EL)裝置10。此具體例中，裝置1〇之製造中，基材12較好 為透明且可由本技藝所用之任何已知材料所製得。例如基 材12可由玻璃如Corning 7059玻璃、由聚烯烴、聚醚颯、聚 芳酸醋等所製得之透明塑膠基材。在一具體例中，基材L 2 係由可供平板顯示應用之良好品質之破璃所製得。 澱積之特應基材1 2為第一電極丨4，其具導電性且視情況 為透明或半透明。數種材料可有利地用作為有機裝置之 第一電極1 4。材料實例包含導電性金屬氧化物如氧化銦、 銦-錫氧化物（ITO)、氧化鋅、鋅-錫氧化物、導電性透明聚 合物如聚笨胺。或者，電極14可由半透明金屬製得，其實 ------------ ----r---訂·--------I <請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) -6· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 5 15 9 6 A7 _________B7___ 五、發明說明（4 ) 例包含薄層（< 500埃）之金、銀及其組合。一較佳具體例中 ，電極14由ITO或氧化鋅製得。 隨後，澱積之特應電極1 4為有機電發光介質丨6之單一物 體，在該處發射光。此具體例中，有機電發光介質丨6由未 異接合之連續有機介質所構成且與電極〗4及上端電極（現將 討論）直接接觸。通常介質16之帶能隙為1.5至3.5eV且較 好為1 . 8至3 e V之間。較好介質丨6係由小分子有機材料所製 得。介質1 6係由定義為具有傳送電子及電洞兩者之能力之 雙極材料所構成’稱為雙極傳送發射層（BTEL)。較佳具體 例中’介質1 6具有通式AxBy，其中a為可傳送電子之成分 ，B為可傳送電洞之成分，x代表ΑχΒ v中之A成分之含量及y 代表AxBy介質中之B成分之含量。雖然通過介質16之又及γ 變數一般實質上為線性，但本技藝者將了解線性以外之變 數亦可併於特別應用中。 電接丨4係特別選擇為包含金屬、金屬合金、導電性聚合 物金屬化合物等，因此可達成將電荷有效地注入層或 介質1 6中’而與在電極〖4及小分子體之間存在有絕緣層或 BTEL層1 6者相當或更有效率。載體傳送性質可藉調整 BTEL層1 6之組成而改變。例如當y = 1或在時，btel 層1 6實質上係純由電洞傳送（HT)材料所構成，且大為有利 於電洞傳送’及另一方面’當y = 〇時，BTEL層1 6為電予傳 送（EL)材料且有利於電子傳送。該兩例中，由於載體注入 與傳送不平衡’因此EL效率低°大部分載體橫過BTEL層 1 6而未輻射重组。此例中因電流滲漏因此亦有信賴度問題 本紙張尺度適用1f»國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公蹵） (請先間讀背&之注意事項再填寫本頁) -----^----訂---------*5^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 451596 A7 一_ _ B7 五、發明說明（5 ) 。當y等於0時’£T及HT分子兩者共存於混合物中。由於 分子間存在有弱凡德瓦爾偶合，因此Η Τ及Ε Τ分子兩者之 最高佔據分子轨域（HOMOs)及最低未佔據分子轨域 (LUMOs)仍保留其在混合物中之原來能量。例如，電子仍 跳經ET LUMOs及電洞跳經HT HOMOs。藉改變BTEL層1 6組 成，可控制載體之平均跳動距離。例如，對小y (低NpB濃 度）而言’電洞之平均跳動距離更大，導致低電洞移動3因 此’可藉1周整BTEL層1 6之組成控制重組區之位置。整層中 BTEL居16之组成無須固定。BTEL層1 6之組成在整個BTE 層16可連續調整，而期望有最佳裝置性能。因此，置於 BTEL層16與電極14及上端電極（現將討論）間之絕緣材料層 以提供防止載體滲入電極之障壁需求可消除。 澱積之特應BTEL層16爲第二電極18(陰極），其碘型上係 由選自錢、鎂、鈣或想、銘、銦、銅、金、銀之金屬或上 述金屬之組合所形成。 現參考圖2，本發明一重要具體例係有關有機e L效率之 改良及發射色彩之控制。據此，簡化截面圖之説明爲本發 明電發光裝置之另一具體例。需注意類似於圖1所説明之成 分之所有成分均以類似號碼表示，但加上加撇符號（，）以顯 示不同具體例。此目的可藉於BTEL層1 6中併入小比例之高 螢光效率之染料或顏料20而達成。對有效傳送而言，螢光 染料或顏料之帶能隙需不大於構成BTEL 16之主要材料之帶 能隙。較好該螢光染料或顏料存在濃度佔形成BTEl 16之材 料莫耳之1〇·3至10莫耳％。選擇適用於有機EL應用之螢光 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） II — — — If — — —— 1 I - J I - I - ·111 - J - - I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 5 15 9 6 A7 --------- B7 五、發明說明（6 ) 染料或顏料爲本技藝悉知者。此外，如圖2所說明者，视情 況包含夾於BTEL 16’及電極t 4，間之電洞注射層2 2及/或夹 於BETL 16’及電極1 8’間之電子注射層24β藉改良第一或第 二電極1 6 |或1 8 ’與BTEL 16,間之熱膨脹係數，包含至少一 個電動注射層22及/或電子注射層24可提供更安定及有效 裝置。 因此，揭示一種新穎、效率之單層電發光裝置。再者， 此新穎、效率之單層電發光裝置製造相當簡單且實質上比 多層裝置具更佳安定性。又，此新穎、效率之單層電發光 裝置由於界面較少而比多層裝置具更佳信賴度。 雖然已顯示及説明本發明之特定具體例，但熟知本技藝 者可知有進一步之修飾及改良3因此期望可了解本發明不 限於所示之特定樣態’而欲於申請專利範圍中涵蓋所有不 違離本發明精神及範園内之修飾。 <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I ------訂·---- 竣 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規辂（210 X 297公藶）

Claims (1)

1. Α8 B8 C8 D8 2 . 經濟那智«〕时產局員x消費合作社印製 6 . 、申請專利範圍 一種有機電發光裝置，係包括夾於第一及第二電極間之 小分子有機材料體，該小分子有機材料體與第一電極及 弟一電極直接接觸且由具有傳送電子及電洞性質之雙極 材料所構成。 根據申請專利範圍第1項之有機電發光裝置，其中該小 分子有機材料體包含連績有機介質AxBy，其中a為可傳 送電子之成分，B為可傳送電洞之成分，X代表ΑχΒν介質 中Α成分之含量且值在〇至1〇〇%之範圍，y代表AxBy介質 中B成分之含量且值在〇至1〇〇%之範圍。 根據申請專利範圍第丨項之有機電發光裝置，其中該小 分予有機材料體包含螢光染料或顏料，其存在濃度佔小 分子有機材料體莫耳之1〇'3至10莫耳％。 根據申請專利範圍第1項之有機電發光裝置，其中第一 電極包含透明導電金屬氧化物如氧化鋼、銦-錫氧化物 (ITO) '氧化鋅、鋅-錫氧化物、透明導電性聚合物如聚 苯胺、或選自金、飼、銀之金屬及其組合之半透明薄膜。 根據申請專利範圍第丨項之有機電發光裝置，其中在小 分子有機材料體與第一電極間夾有至少一個電洞注射層 及在小分子有機材料體與第二電極間夾有至少一個電子 注射層。 一種有機電發光裝置，包括： 爽於弟一及第一電極間之小分子有機材料體； 該小分子有機材料體與第一電極及第二電極表面直接 接觸： -10- I r--I-------- ----I I--訂---III---線 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) f i - y< /- X υ 丄 si / T b 1 5 9 6 ASB8C8S 六、申5青專利乾圍 該有機材料體之帶能隙為l.5至3.5eV ;及 有機材料體係由包含電洞傳送性質及電子傳送性質之 雙極材料所構成。 根據申請專利範圍第6項之有機電發光裝置，其中該小 分子有機材料體包含連續有機介質AXBy，其中A為可傳 达電子足成分，B為可傳送電洞之成分，χ代表介質 中A成分之含量且值在〇至1〇〇%之範圍，y代表介質 中β成分之含量且值在〇至1 〇〇%之範圍。 根據申請專利範圍第6項之有機電發光裝置，其中該小 分子有機材料體包含螢光染料或顏料，其存在濃度佔小 分子有機材料體莫耳之1(Γ3至1〇莫耳。/〇。 根據申清專利範圍第6項之有機電發光裝置，其中第一 電極包含透明導電金屬氧化物如氧化銦、銦-錫氧化物 (ΙΤΟ)、氧化鋅、鋅錫氧化物、透明導電性聚合物如聚 苯胺、或選自金 '銅、銀之金屬及其組合之半透明薄膜。 10.根據申請專利範圍第6項之有機電發光裝置，其中在小 分子有機材料體與第一電極間夾有至少一個電洞注射廣 及在小分子有機材料體與第二電極間夾有至少一個電子 注射層。 8. 9. f請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝-------—訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作汪印製 -11 私呔張&度適用申因园家標準（CNTS).-\.l規格（210x297公釐）