TW550968B - Organic light-emitting device having a color-neutral dopant in an emission layer and in a hole-transport layer - Google Patents

Organic light-emitting device having a color-neutral dopant in an emission layer and in a hole-transport layer Download PDF

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Description

550968 A7 ___ B7 五、發明説明（1 ) 發明範疇 本發明相關於有機冷光裝置，特別相關於在發射層及電 洞傳輸層及/或電子傳輸層摻入合適的彩色中性摻雜物，用 以在不影響冷光顏色之下，改良這些裝置的操作壽命。 發明背景 有機冷光裝置（OLED)的一般形式包括一基板，及在其上 开J成一多層結構，包括陽極、一可選擇電洞注入層、一電 洞傳輸層、一發射層、一可選擇電子傳輸層，及陰極，多 層結構的各層包括至少一有機或有機金屬化合物。冷光 (EL)裝置因其低驅動電壓、高亮度、寬視角及全彩平面發 射顯示能力’而極具吸引力。Tang等人在其專利號US-A- 4,769,292及1^-八-4,885,21 1中已說明此〇]^0結構，對膝上 型電腦、個人數位機、行動電話等的顯示螢幕使用〇Led的 展望，高度期盼能改良這些裝置的操作壽命。 以下專利及申請揭露提供具有改良操作壽命時間的 OLED :多層結構的修改、穩定的陰極材料、及不同載子及 其在發射區内重組的限制，已使這些裝置在操作壽命時間 中完成重大的改良。3〇等人在專利號1；3-八-5,8 53,905中討 論一種由單一有機發射層所組成的EL裝置，該單一有機發 射層夾在陽極與陰極之間，含有電子傳輸及電洞傳輸材料 混合物，不過此裝置效率低。popovic等人在1998年SPIE會 議年報（vol· 3476, pp 68-72)中，說明藉由在發光層混合— 發射電子傳輸材料及一電洞傳輸材料，而提供一具有改良 效率及操作壽命時間的EL裝置。Xie等人在專利號US-A- -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐) 550968 A7 B7 五、發明説明（2 ) 5,9 89,737中揭露一 OLED，其中電洞傳輸層包括一三元芳 香族胺，其摻雜如rubrene的多環物芳香族碳氫物，此方法 有一問題，某些摻雜物，如rubrene，會改變裝置的冷光顏 色。 E L發射的顏色可藉由在發射層執行材料的二進位混合而 加以改變，混合的主要零組件，稱為主材料，負責電流的 傳送，而較小零組件，稱為摻雜物，負貴EL發射。為此目 的，摻雜物常是一發冷光染液，而發射顏色即是摻雜物的 特性’摻雜物亦用以不用實質改變EL顏色而增加eL效 率。Takeuchi等人在1992年日本應用物理學期刊（v〇h31， Part 2, No· 4B，ρρ· L498-L500)，及日本專利號jP 1 1273861 -Α中，揭露使用蒽（anthracene)作為此一摻雜物，及三（8_ 口奎淋醇-Nl，〇8)銘（tris(8,in〇iinolat〇-N1，〇8)aluminum), 亦稱8 ·氫氧喹啉鋁，作為主材料。 發明總結 因此本發明之目的是為提供一種有機發光裝置，包括·· a ) —基板； b) —陽極及一陰極，相對於基板而定位； c ) 一發射層位於陽極與陰極之間； d) —電洞傳輸層位於陽極與發射層之間； e) 一電子傳輸層位於陰極與發射層之間； 〜)私/同傳輸層包括至少—次層，*緊靠發射層之次層包括 彩色中性摻雜物； g)發射層包括彩色中性摻雜物；及 550968 A7 _____Β7 ΐ、發明説明（~~ ^ -- h )彩色中性摻雜物包括蒽謗導體。 彩色中性摻雜物係指一摻雜物，如# 相對於別的無摻雜物的 同型裝置，對該裝置的冷光色彩未有實質影響。 使用彩色中性摻雜物，可單單藉由調整發曰射層的組成即 可改變本OLED的Μ色彩’已^現在〇led的發射層及電 洞傳輸及/或電子傳輸層’使用某些恩誘導體作為彩色中性 換雜物，且其成品裝置與別的未包含彩色中性捧雜物的同 型裝置比較，具有較大操作壽命時間。 本發明其他特點及優點如下： 具有各種不同冷光色彩（如紅、綠、藍或白）的〇LED可藉 由在發射層包含合適發光摻雜物而建構，藉此可建構同時 具有最佳化壽命時間及彩度的〇Led ; 本發明的OLED具有高亮度效率； 本發明的OLED可使用低電壓電源。 在發射層及同時在電洞傳輸層及/或電子傳輸層包含彩色 中性摻雜物的OLED ,比起只在電洞傳輸層及/或電子傳輸 層’但不在發射層包括彩色中性摻雜物的〇Led，提供較大 的操作壽命時間。 根據本發明製造的裝置具有長的操作壽命時間及優良的 發光特性。 附圖簡單說明 圖1說明先前技藝一 OLED (有機冷光裝置）； 圖2說明先前技藝另一 〇leD ; 圖3說明根據本發明之一 〇leD ; -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐） 550968 A7
發明説明 圖4說明根據本發明之另一 qled · 圖5再說明根據本發明之另一〇led · 圖6以圖表說明赛唐，# t、λ 儿度才目對於原始亮度，作為操作時間之 函數’用於根據本發明之發綠光〇][^〇組合； 圖7以圖表說明驅動電壓，相對於原始驅動電壓， 作時間之函數，用於用來產生圖6中資料的(3LED; 圖8以圖表說明相對亮度作為操作時間函數，用於根據本 發明之另一發綠光OLED組合； 圖9以圖表說明相對驅動電壓作為操作時間之函數，用於 用來產生圖8中資料的〇LED ; 圖10以圖表說明亮度，相對於原始亮度，作為操作時間 《函數，用於根據本發明之發綠光〇led組合；及 β圖11以圖表說明驅動電壓，相對於原始驅動電壓，作為 ‘作時間之函數，用於用來產生圖丨〇中資料的〇LED。 附圖詳細說明 圖1 - 5的附圖中，基本上為示意本質，由於個別層太薄， ^不同兀件的厚度差異太大，以致無法容許詳述比例，或 容許合適的比例尺。 OLED的發射層包括產生光的有機或有機金屬材料，通稱 為冷光，係電子電洞在層中重組的結果，以下使用有機_ 凋包括純有機及有機金屬材料兩者。如圖丨所示，先前技藝 最簡單建構中’發射層140係夾在陽極120與陰極150之間， 發射層可為具有高發光效率的單一純材料。用於此目的熟 知的材料為三（8-喹啉醇_N 1,0 8)鋁（Alq),其產生優良綠冷 ___ -7- 卜紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 550968
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光。發射層亦包括較少量其他材料，以下稱其為發光摻雜 物’其功能用以改變EL效率或發光顏色。基板"〇提供 OLED的機械性支撐，及電導線連接沉印至電源的機械性 支撐，層110至150共同構成0LED 1〇〇。陰極（或陽極盥吴 板兩者）對冷光具透光性，而能看見光，透光一詞指傳= 少於百分足80冷光的能力。此結構的另一變化為，陰極（而 非陽極）位在基板上，此變化中，陽極，《陰極與支撑兩 者，對冷光為透光的。當陰極及陽極接上電源（未示），電 洞即由陽極注入，而電子由陰極注入，它們且在發射層重 新組合而產生冷光。 如圖2所7JT，先前技藝較詳盡的結構中，發射層25〇位於 電洞傳輸層（HTL)240與電子傳輸層（ETL)26〇之間，這些層 王要各由有機材料所組成。兩傳輸層各別由陽極22〇傳送電 洞及由陰極270傳送電子至發射層，可選擇的電洞注入層 (HIL) 23 0將由陽極的電洞注入運用至電洞傳輸層。發射層 的功能係作為電子電洞重組及結果冷光發射的主要場所， 在此方面，個別有機層的功能皆不同，因此能獨立地成為 最佳化。藉此，發射層有最佳的想要冷光顏色及高度發光 效率’發射層亦可包括較少量發光摻雜物，其功能係為改 變EL效率或發光顏色，同理，電洞及電子傳輸層亦可最佳 化其電荷傳輸特性。基板21〇提供〇LED的機械性支撐，及 電導線連接OLED至電源的機械性支撐，層210至270共同構 成OLED 200。陰極（或陽極與基板兩者）對冷光具透光性， 此結構的一變化中，陰極（而非陽極）位在基板上，此變化 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 550968 五、發明説明（6 ) I 中，陽極，或陰極與支撐兩者，對冷光為透光的。此結構 的另二-變，中，可組合發射層與電子傳輸層，以形成執行 兩功牝的I層，此結構的另一變化中，可在陽極與電洞 傳輸層間插入一額外的電洞注入層，此外加層的功能係用 以將私洞’主人運用至電洞傳輸層。同；里，電洞傳輸層可包 括至少二不同組成的次層，選用以分開最佳化在陽極上的 電荷注入介面及電洞傳輸層其餘電流攜帶特性。 在陽極220與陰極270間施加電位差（未示）時，陰極將電 子注入電子傳輸層26〇，而電子橫跨該層移入發射層 (EML)250。同時，電洞由陽極22〇注入電洞傳輸層24〇 ,而 電洞橫跨孩層移入發射層。電洞及電子在發射層25〇中重 組，常靠近電洞傳輸層與發射層間的接合處。由重組過程 所釋出的部分能源發射為冷光，其經由透光陽極或陰極及/ 或基板逸出。 圖3說明本發明的0LED，除了 〇LED 3〇〇的電洞傳輸層 (HTL)340與電子傳輸層（EML)35〇含有本發明的彩色中性 摻雜物之外，此〇LED 300類似於圖2所示先前技藝的〇LED 200。電洞傳輸層（HTL)340可選擇再分割為至少二次層， 圖3所示為次層341及342 ,另外的零組件包括基板31〇、陽 極320、可選擇的電洞注入層33〇、電子傳輸層（ETL)36〇 , 及陰極370。倘若緊鄰發射層的電洞傳輸層次層含有本發明 的彩色中性摻雜物，則將層或次層再分割成具不同組成的 次層，係在本發明的範圍内。陰極（而非陽極）亦可位在基 板上’電功能及光學需求與圖2所示先前技藝〇lED相同。 -9- ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) ' 550968 A7 _______ B7 五、發明説明（~Γ~)~" '— 圖4說明本發明〇led，除了 OLED 400的發射層450與電 子傳輸層460皆摻雜本發明的彩色中性摻雜物之外，此 OLED 400類似於先前技藝的〇LED 200。可選擇將電子傳 輸層460再分割成至少二次層，圖4中所示為次層46ι及 462。另外的零組件包括基板4丨〇、陽極42〇、可選擇的電洞 注入層430、電洞傳輸層440，及陰極470。倘若緊鄰發射層 的電子傳輸層次層含有本發明的彩色中性摻雜物，則層或 次層的再分割係在本發明的範圍内。陰極（而非陽極）亦可 位在基板上，電功能及光學需求與圖2所示先前技藝〇led 相同。 圖5再說明本發明另一 〇leD，此OLED類似於先前技藝的 OLED 200，但包括0LED 300及400的創新特點。電洞傳輸 層540、發射層550及電子傳輸層560皆各摻雜本發明的彩色 中性摻雜物，各層中可使用相同或不同的彩色中性摻雜 物。可選擇將電洞傳輸層540再分割成至少二次層，圖5所 示為次層541及542。可選擇電子傳輸層560再分割成至少二 次層，圖5所示為次層561及562。另外的零組件包括基板 510、陽極520、可選擇的電洞注入層530，及陰極570。倘 若緊鄰發射層的電洞及電子傳輸層次層各含有本發明的彩 色中性摻雜物，則層或次層的再分割係在本發明的範圍 内。陰極（而非陽極）亦可位在基板上，電功能及光學需求 與圖2所示先前技藝OLED相同。 OLED的基板可由玻璃、石英或塑膠材料構成，亦可選擇 併入另外的層作為如濾色層的額外功能，以移除冷光中不 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X297公|) ' 一 一
裝 訂
線 550968 A7 B7 五、發明説明（8 ) 想要的光譜成分。 可將OLED看作二極體，其在陽極電位差高於陰極時為前 送偏向，OLED的陽極及陰極可採用任何便利的傳統形式， 如Tang等人在專利號US-A-4,885,21 1中揭示的任何不同形 式。可藉由使用低工作函數陰極及高工作函數陽極，而實 質上減少操作電壓。 為達成大部分目的，最好陰極由一具有少於4.〇 ev工作 函數的金屬與至少一其他金屬組成，Tang等人在專利號 US-A-4,885,21 1中，以Mg:Ag建構一較好陰極材料。Hung 等人在專利號US-A-5,776,622中已揭示，使用LiF\Al雙層 以增加OLED中的電子注入。本發明中可使用此雙層或類似 雙層作為陰極，在某些例子中，想要使用不透明支撐（如矽 基板）製造OLED。在此例中，最好如〇11等人在應用物理學 著作（νο1·68，2606( 1996))，及Hung等人在應用物理學著作 (νοί ·74，3209( 1999))中的發行刊物所述，使用在qLED發 射波長範圍内為透光的陰極材料。 傳統陽極係由一導電及透明金屬氧化物所形成，銦錫氧 化物（ITO)因其透明度、好導電性及高工作函數，已廣泛作 為陽極材料，為本發明較好的陽極材料。 較佳範例中，電洞注入層位於陽極與電洞傳輸層之 間，此電洞注入層中的較佳材料為氟碳化合物（CFx),如那 些在共同讓渡的專利號US-A-6,208,075及US-A-6，127,〇〇4 中所揭示的。 發射層的較佳範例，如Tang等人在專利號 -11 - 550968 A7 ________ B7 五、發明説明（9 ) 4,769,292中所揭示，包括皆能傳輸電子及電洞的主材料， 並摻雜相對少量的至少一發光摻雜物。發射層的一般主材 料包括’具有8-氫氧喹啉（hydroxyquinolate)陰離子（亦稱金 屬螯合物oxinoid化合物）的金屬錯合物，及具有氫氧喹啉 (hydroxyquinolate)誘導體的金屬錯合物。例子包括三（恥喹 琳醇-Nl，08)鋁（Alq)、三（8-喹啉醇-Nl，08)鎵（Gaq)、雙 (8“奎琳醇-Nl，〇8)鎂（Mgq)、雙（8-喳啉醇-Nl，08)鋅 (Z n q)等等，這些錯合物中間最佳的為Aiq，其他材料可在 發射層作為主材料。 發射層主材料的選擇，部分依照想要的發射顏色，及/或 將用於該層任何發光摻雜物的選擇而定。當香豆素或 quinacridone —類的染料作為發綠光的冷光摻雜物，或誘導 體DCM作為發紅光的冷光摻雜物時，主材料包括具有8_氫 氧ρ奎17林$秀導m (如A1 q)的金屬錯合物，是有用的。如τ a n g 等人在專利號US-A-6,020,078所述，較佳發綠光香豆素為 C545T ;如Shi等人在專利號uS-A- 5,593,788中所述，較佳 發綠光quinacridone(顏料名）為CFDMQA，較佳發紅光染料 (DCM誘導體）為DC JTB。以下所示為DCM及DC JTB的結 構：
-12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21ϋΧ297公釐） 550968 A7 B7 五、發明説明（1〇 )
其他材料可作為發光摻雜物，包括磷光化合物，如 OBrien等人在應用物理學著作（ν〇ΐ 74，ρρ· 442-444，1999) 所述的鉑錯合物，或Lamansky等人在美國化學協會年報 (V〇l· 123, ΡΡ· 4304-4312, 2001)所述的銥化合物。在發射層 的發光摻雜物數量總介於0.01至10%之間，最好介於〇5至 2%之間。以下，在一合成物中的發光掺雜物或彩色中性摻 雜物百分比，意即相對於整體合成物的體積百分比。 本發明電子傳輸層中有用的材料包括具有氫氧喹啉 (hydr〇XyqUin〇late)陰離子的金屬錯合物，如上所述揭示在 專利號US-A-4,885,21 1中。此類材料呈現高階效能，同時 便於在薄層上製造，其可作為未摻雜電子傳輸層的單一材 料，或作為電子傳輸層的未摻雜次層；其亦可作為已摻雜 電子傳輸層或電子傳輸層的已摻雜次層的主材料。此類材 料為目前較好者，最好的是Akl。此藝中熟知的其他材料可 用於本發明的電子傳輸層，一例為Shi等人在專利號us_a_ 5,645,948所述的TPBI。如使用透明陰極，最好在電子傳輸 層使用的材料亦為透明的。 在本發明電洞傳輸層有用的材料包括Van Slyke在專利號 -13-
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US-A-4,539,507所指導的三元芳香族，其可作為未摻雜電 洞傳輸層的單一材料，或作為電洞傳輸層的未摻雜次層，· 其亦可作為已摻雜電洞傳輸層或電洞傳輸層的已摻雜次層 的主材料。此類材料為目前較好者，最好的是NpB，即 乂&113171^等人在專利號1]3-八-4,539,5 07所述4,4，-雙[1^ (1-«)-Ν-苯胺]聯苯(4,4，.Bls[N 仆 napthyl)-N_phenyiami 叫 biphenyl) ° %色中性摻雜物係指一摻雜物，相對於別的無摻雜物的 同型裝置，對該裝置的冷光色彩未有實質影響。摻雜物如 在OLED中使用時未發光，即為彩色中性，摻雜物無法發光 可因其文激發狀毖的壽命時間太短，未有任何實質可能發 生發射，或因摻雜物原本性質，或因其在〇LED内環境所 致。如果將摻雜物提昇至受激發能量位準，摻雜物會將其 能源轉移至OLED的其他組成，此例中，因摻雜物將為彩色 中性，任何能量轉移至發光的〇LED組成，必須造成如未有 =色中性摻雜物的0LED所發出的相同顏色。如果〇led的 苇規功能中，極少將摻雜物提昇至受激發能量位準，彩色 中性摻雜物無法發光。摻雜物在〇LED中使用時，如果從摻 雜物發出任何光顏色，與別的無摻雜物的類似裝置發出者 相同，則該摻雜物為彩色中性。 本發明中有用的彩色中性摻雜物為取代性蒽化合物，取 代物可為烷基、取代性烷基、芳香烴、取代性芳香烴、 鹽、氰基、烴氧等，這些當中較佳者為其本質發光在光譜 藍光區域的化合物，較佳彩色中性摻雜物為蒽誘導體，其 __ -14- 本紙張尺度適/fi悄國家標準(CNS) M規^(21()χ 297公赞) 550968 A7 __ B7五、發明説明（12 ) 在一般指示的9及1 0位置以芳香烴或取代性芳香烴群組加以 取代。例子為 9，1〇- 一 苯慈（9,1 O-diphenylanthracene)、 9，10-雙[4-(2,2-二苯乙噻吩）苯基]蒽（9，1〇-bis[4_(2,2- diphenylethenyl) phenyl]anthracene)、ADN 及 TBADN 〇 ADN及TBADN的結構說明如下：
ADN TBADN 目前較佳彩色中性摻雜物為ADN及TBADN，蒽化合物在 任何層或次層作為彩色中性摻雜物，包括受摻雜層或次層 介於0.1至25%之間，最好介於1至15%之間。 電洞傳輸層的厚度介於20至約200 nm之間，最好介於70 至150 nm之間；發射層的厚度介於2〇至約1〇〇 nm之間，最 好介於20至75 nm之間；電子傳輸層的厚度介於2〇至約1〇〇 nm之間，最好介於2〇至75 nm之間。當電洞傳輸層包括一 包含彩色中性摻雜物且緊鄰發射層的次層，（圖3中的次層 342 ’或圖5中的次層542)，次層的厚度介於2至約200 nm之 _ -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X297公釐）
裝 訂
線 550968 A7 B7 五、發明説明（13 ) 間，最好介於10至100 nm之間；當電洞傳輸層包括一缺少 彩色中性摻雜物，且緊鄰陽極或緊鄰可選擇的電洞注入層 的次層（圖3中的次層3 41，或圖5中的次層5 4 1 )，次層的厚 度介於2至約200 nm之間，最好介於1〇至1〇〇 nm之間。同 理，當電子傳輸層包括一包含彩色中性摻雜物且緊鄰發射 層的次層，（圖4中的次層461，或圖5中的次層561)，次層 的厚度介於2至約50 nm之間，最好介於1〇至35 nm之間；當 電子傳輸層包括一缺少彩色中性摻雜物，且緊鄰陽極或緊 鄰可選擇的電洞注入層的次層（圖4中的次層462，或圖5中 的次層562)，次層的厚度介於2至約50 nm之間，最好介於 20至40 nm之間。陰極層的厚度介於2〇至約200 nm之間，最 妤介於50至200 nm之間。 圖5所示結構的裝置，在電洞傳輸層、發射層及電子傳輸 層包括本發明的彩色中性掺雜物，比起在電洞傳輸層及電 子傳輸層，但不在發射層包括相同彩色中性掺雜物的裝 置，具有顯著較大操作壽命時間。 建構本發明OLED的有用方法包括在真空室中的氣體沈 積，此方法容許有機層及金屬陰極連續在陽極上沈積，而 未有層的重大干擾或混雜。各個別層的厚度及其組成可在 沈積過私中確貫控制’為產生各層想要的組成，使用沈積 比監控器獨立控制各成分的沈積比。 範例 本發明及其優點將由以下特定範例加以詳述，如上所 述，論及摻雜物的集結’任何百分比指層中相對於整體材
裝 訂
線 -16 -
550968 A7 B7 五、發明説明（14 ) 料，該摻雜物的體積百分比。 比較範例1 具有圖2所示結構的先前技藝OLED，以下列方式建構： 作為陽極（220)的玻璃基板（2 10)以一 80 nm ITO層塗裝，在 商用洗劑中將其連續施以超音波，在去離子水中清洗，並 在甲苯蒸氣中去脂。將ITO層以氧氣漿處理約一分鐘，然 後藉由CHF3的電漿輔助沈積塗裝1 nm氟碳化合物層，以產 生CFX電洞注入層（HIL，230)。將結果塗裝基板轉送至真空 室，其中藉由真空氣體沈積在電洞注入層上按序沈積以下 外加層·· 150 nm NPB作為電洞傳輸層（HTL，240)、37.5 nm 未摻雜Alq作為發射層（EML，250)、3 7.5 nm未摻雜Alq作為 電子傳輸層（ETL，260)，及200 nm MgAg合金（以90:10百 分比，270)。上述順序完成OLED的建構，將OLED轉送至 一充滿乾氮的手套盒，其中在密封包裝中以乾燥劑沿邊環 繞，用以保護其對抗周圍環境。 將玻璃基板上的ITO塗裝定圖案，俾便在一基板上產生數 個OLED，使用定電流源及感光計，將這些OLED之一的EL 特性加以評估。如表I所示，初始亮度效率、C IE座標、及 驅動電壓皆在20 mA/cm2的電流密度。在監控其亮度及驅動 電壓時，藉由在20 mA/cm2定電流密度操作它，而評估此 OLED的操作穩定性。亮度及驅動電壓，相對其初始值，各 別在圖6及7中表示成操作時間函數。以下所述其他OLED的 E L特性及操作穩定性，皆以此例中相同電流密度及相同方 式加以評估。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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550968
AT B7 五、發明説明（15 ) 比較範例2 以圖2所示結構建構另一 OLED，EML(250)以摻雜ADN作 為彩色中性摻雜物的一 37.5 nm Alq而組成，ADN包括層的 5%。此裝置的結構及建構在其他所有考量上，皆與比較範 例1的〇L E D相同。初始亮度效率、C I E座標、及驅動電壓 亦如表I所示，相對亮度及驅動電壓作為操作時間函數，亦 如圖6及7各別所示。 比較範例3 以圖2所示結構建構一 OLED，HTL(240)由緊鄰HIL的一 120 nm未摻雜NPB次層，及緊鄰EML的一摻雜ADN的30 nm NPB次層所組成，ADN作為彩色中性摻雜物且包括次層 的5%。此裝置的結構及建構在其他所有考量上，皆與比較 範例1的OLED相同。初始亮度效率、CIE座標、及驅動電 壓亦如表I所示，相對亮度及驅動電壓作為操作時間函數， 亦如圖6及7各別所示。 範例4 以圖3所示結構建構本發明的一OLED，EML (350)由一摻 雜ADN作為彩色中性摻雜物的37.5 nm Alq所組成，ADN包 括Alq的5%。此裝置的結構及建構在其他所有考量上，皆 與比較範例3的OLED相同。初始亮度效率、C IE座標、及 驅動電壓亦如表I所示，相對亮度及驅動電壓作為操作時間 函數，亦如圖6及7各別所示。 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 550968 A7 B7 五、發明説明（16 )
表I 範例1 - 4 OLED的組成及E L特性 範例 彩色中性摻雜物在 亮度良 率(cd/A) CIEx CIEy 驅動電 壓⑺ HTL EML ETL 1 2.4 0.34 0.54 8.1 2 V 2.3 0.34 0.54 8.2 3 V 2.5 0.34 0.54 8.2 4 V V 2.3 0.34 0.54 8.3 欄2，3及4中核對記號（v)各別指出HTL、EML或ETL中彩 色中性摻雜物的存在，欄5- 8指在20 mA/cm2電流密度的初 始效能。 圖6及7中，軌跡右端數字以對應範例辨識，圖6中的資料 表示在延長操作期間，範例4 OLED和比較範例1 - 3相比， 其亮度衰減較為緩和。範例4 OLED併入電洞傳輸層及發射 層皆包含彩色中性摻雜物的創新特點，藉此，相對於無創 新特點的OLED，本發明的OLED已大大改良相對於亮度的 操作穩定性。 如圖7所示，驅動電壓初始減少一些百分比，然後緩緩上 升，本發明的OLED及比較範例的OLED在驅動電壓的整體 變化皆小，因此不用損失任何相對於驅動電壓的重大穩定 性，即完成相對於亮度的改良操作穩定性。因此，本發明 的OLED比無此創新特點的OLED，擁有更大的操作壽命時 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X 297公釐） 550968 A7 B7 五、發明説明（17 ) 間。表I的資料說明，根據本發明使用彩色中性摻雜物，並 未明顯地影響初始EL效能，因此，不會在EL效能的其他 參數上作任何重大不利影響，而達成操作壽命時間的改 良。 ϋ交範例5 建構一類似於比較範例1的先前技藝〇LED，不同之處在 於：以Alq摻雜0.5% CFDMQA發光摻雜物組成EML，以產 生具改良亮度良率的綠色冷光，及ETL厚度為35 nm。初始 亮度效率、CIE座標及驅動電壓如表Π所示，亮度及驅動 電壓相對於其初始值，各別在圖8及9中表示為操作時間函 數。 比較範例6 建構一類似於比較範例5的先前技藝OLED，不同之處在 於：EML(250)摻雜0.5% CFDMQA作為發光摻雜物，及5% ADN為彩色中性摻雜物。初始亮度效率、cie座標及驅動 電壓如表Π所示，相對於亮度及驅動電壓作為操作時間函 數，亦各別如圖8及9所示。 比較簌例7 以圖2所示結構建構一 〇LED，HTL(240)由一緊鄰HIL的 120 nm未摻雜NPB次層，及一緊鄰EML的30 nm NPB次層 所組成，NPB次層摻雜5% ADN作為彩色中性摻雜物。 ETL(260)由一緊鄰EML摻雜5% ADN作為彩色中性摻雜物 的20 nm Alq次層’及一緊鄰陰極的1 5 nm未摻雜Alq次層所 組成。此裝置的結構及建構在其他所有考量上，皆與比較 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 550968 A7 _ B7 五發明説明（~~) ' 範例5的OLED相同。初始亮度效率、c I E座標、及驅動電 壓亦如表II所示，相對亮度及驅動電壓作為操作時間函 數，亦各別如圖8及9所示。 範例8 以圖5所示結構建構一 〇LED，HTL(540)由一 120 nm未摻 雜NPB次層（541)，及摻雜5% ADn作為彩色中性摻雜物的 一 30 nm NPB 次層（542)所組成。EML( 550)由摻雜 〇.5〇/〇 CFDMQA作為發光摻雜物，及5% ADN作為彩色中性摻雜 物的一35 nm Alq次層所組成。ETL(560)由摻雜5% ADN作 為彩色中性摻雜物的一 20 nm Alq次層（561)，及一 15 nm未 摻雜Alq次層（562)所組成。此裝置的結構及建構在其他所 有考量上，皆與比較範例5的OLED相同。初始亮度效率、 CIE座標、及驅動電壓亦如表π所示，相對亮度及驅動電 壓作為操作時間函數，亦各別如圖8及9所示。
表II 範例5-8 OLED的組成及EL特性 範例 彩色中性摻雜物在 亮度良 率(cd/A) CIEx CIEy 驅動電 壓(V) HTL EML ETL 5 5.6 0.32 0.63 8.8 6 V 5.2 0.31 0.63 8.6 7 V V 5.5 0.32 0.63 8.6 8 V 一 V V 5.3 0.31 0.63 8.8 欄2 ’ 3及4中核對記號（v)各別指出HTL、EML或ETL中彩 __ -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 550968 A7 ________B7 五、發明説明（Τθ ) ~ ~ ^- 色中性摻雜物的存在，攔5_8指在20 mA/cm2電流密度的初 始效能。 圖8及9中，軌跡以軌跡右端數字辨識對應範例，圖8中的 資料表示在延長操作期間，本發明的〇LED(範例8)和比較 範例5-7的〇LED相比，其亮度衰減較為緩和。範例8的 OLED併入電洞傳輸層、發射層及電子傳輸層全包含彩色中 性摻雜物的創新特點，比較範例的〇LED並無此特點，藉 此，相對於無創新特點的〇LED，本發明的〇led已大大改 良相對於亮度的操作穩定性。 如圖9所tf，驅動電壓初始減少少量（約2%),然後緩緩上 升，本發明的OLED及比較範例的〇LED在驅動電壓的整體 變化皆小’因此不用損失任何相對於驅動電壓的重大穩定 性，即完成相對於亮度的改良操作穩定性。因此，本發明 的OLED比無此創新特點的〇LED，擁有更大的操作壽命時 間。表II的資料說明，根據本發明使用彩色中性摻雜物， 至多對亮度良率稍有影響，在C丨e座標或驅動電壓上並未 有重大影響。因此，只在EL效能的其他參數上具極少不利 影響’即達成操作壽命時間的改良。 比較範例9 建構一類似於比較範例1的先前技藝OLED，不同之處在 於· ETL厚度為35 nm。初始亮度效率、CIE座標及驅動電 壓如表111所示；亮度及驅動電壓，相對於其初始值，各別 如圖1 0及1 1所示作為操作時間函數。 範例1 0 __ -22- ^紙張尺度適财關賴準(CNS) M規格(21())<297公#) 550968 A7 B7 ___ 五、發明説明（2〇) 以圖4所示結構建構一 OLED，EML(450)由摻雜5% ADN 作為彩色中性摻雜物的一 37.5 nm Alq所組成。ETL (460)由 緊鄰陰極（470)的一 15 nm未摻雜Alq次層（462)，及緊鄰 EML的一 20 nm Alq次層（461)摻雜ADN所組成，ADN作為 彩色中性摻雜物。ADN包括EML的5%及ETL次層461的 5%。此裝置的結構及建構在其他所有考量上，皆與比較範 例9的OLED相同。初始亮度效率、C IE座標、及驅動電壓 亦如表111所示，相對亮度及驅動電壓作為操作時間函數， 亦各別如圖10及11所示。 範例11 建構一類似於範例10的先前技藝OLED，不同之處在於： ETL為一 Alq單一層，摻雜ADN作為彩色中性摻雜物， ADN包括層的5%。初始亮度效率、C IE座標及驅動電壓如 表111所示；相對亮度及驅動電壓作為操作時間函數，亦各 別如圖10及11所示。 範例12 以圖3所示結構建構一 OLED，HTL(340)由緊鄰HIL(330) 的一 120 nm未摻雜npb次層（341)，及緊鄰EML (3 50)摻雜 ADN作為彩色中性摻雜物的一 30 nm NPB次層（342)所組 成’ ADN包括次層的5%。EML包含ADN作為彩色中性摻雜 物’ ADN包括層的5%。此裝置的結構及建構在其他所有考 I上’皆與比較範例9的OLED相同。初始亮度效率、C I E 座標、及驅動電壓亦如表111所示；相對於亮度及驅動電壓 #為彳呆作時間函數，亦各別如圖1 0及1 1所示。 -23- 衣 550968 A7 B7 五、發明説明（21 ) 範例1 3 以圖5所示結構建構本發明一 〇led，其建構與範例12的 OLED相同，不同之處只在於· ETL ( 56〇)由緊鄰陰極（π。) 的一 15 nm未摻雜Aiq次層（562),及緊鄰EML(55〇)摻雜 ADN作為彩色中性摻雜的一 2〇 nm Alq次層（56〇所組成， ADN包括次層的5%。初始亮度效率、CIE座標及驅動電壓 如表111所tf ;相對於亮度及驅動電壓作為操作時間函數， 亦各別如圖10及11所示。
表III 例9-13 OLED的組成及E L·特性 範例 彩色 t中性摻雜物在 亮度良 率(cd/A) CIEx CIEy 驅動電 壓(V) HTL EML ETL 9 2.3 0.35 0.53 7.2 10 V V 2.0 0.34 0.53 8.0 11 V V 2.0 0.35 0.54 8 ? 1 V V 2.0 0.34 0.53 7.3 13 V V V 2.1 0.34 0.54 _λ8 欄2 ’ 3及4中核對記號（v)各別指出htl、EML或ETL中彩 色中性摻雜物的存在，襴8指在2〇 mA/cm2電流密度的初 始效能。 圖10及11中，軌跡以數字作為標記辨識對應範例，圖1〇 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公
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線 550968 五、發明説明（22 中的^料表7F在延長操作期間，本發明的〇LED (範例⑺·⑶ 和比較範例9的0LED相比，其亮度衰減更為緩和。範例10-1 3的OLED併人彩色中性摻雜物出現在發射層及電洞傳輸層 及/或電子傳輸層的創新特點；比較範例的〇則並無此特 點。因此，相對於無創新特點的〇LED , 大大改Μ目料亮度的操㈣定性。 如圖11所示，驅動電壓初始減少少量（約5%),然後幾乎 保持不變。本發明的0LED及比較範例的0LED在驅動電壓 的整體變化皆小，因此不用損失任何相對於驅動電壓的重 大穩定性，即完成相對於亮度的改良操作穩定性。因此， 本發明的OLED比無此創新特點的〇LED，擁有更大的操作 壽命時間。表III的資料說明，根據本發明使用彩色中性摻 雜物，至多對亮度良率及驅動電壓稍有影響，在cie座標 則無重大影響。因此，只在EL效能的其他參數上具極少不 利影響，即達成操作壽命時間的改良。 本發明其他特點如下。 裝置中，緊鄰陰極的電子傳輸層次層並未包含彩色中性 摻雜物。 裝置中，最靠近陰極的電子傳輸層次層厚度範圍為2至5〇 nm ’及緊鄰發射層的次層厚度範圍為2至5〇 。 裝置中，電子傳輸層包括Alq、Gaq、Inq或Mgq。 裝置中’發射層包括Alq、Gaq、Inq或Mgq。 裝置中，彩色中性摻雜物包括ADN或TB ADN。 裝置中，在各層或次層出現的彩色中性摻雜物包括該各 -25 550968 五、發明説明（23 層或次層體積的〇·1至25百分比。 一種有機發光裝置，包括： a) —基板； b) —陽極及一陰極，相對於基板而設置； c) 一發射層位於陽極與陰極之間； d) —電洞傳輸層位於陽極與發射層之間； e) —電子傳輸層位於陰極與發射層之間； f) 發射層包含彩色中性摻雜物； 最緊靠發射層之次層包含 取緊靠發射層之次層包含 g) 電子傳輸層包括至少一次層 彩色中性摻雜物； h) 電洞傳輸層包括至少一次層 彩色中性摻雜物；及 i) 彩色中性摻雜物包括蒽誘導體。 裝置尚包括-電m層位於陽極與電洞傳輸層之間。 次 裝置中，電洞傳輸層包括至少二次層，緊鄰發射層的 層包括彩色中性摻雜物。 裝置中，緊鄰發射層的電洞傳輸層次層厚度範園為2至 2〇〇rm’而最靠近陽極的次層厚度範圍為2至2〇〇請。 裝置中，電洞傳輸層各次層包括一三元芳香族胺。 裝置中 裝置中 裝置中 裝置中 捧雜物。 彩色中性摻雜物包括ADN或TB ADN。 發射層包括Alq、Gaq、Inq或Mgq。 笔子傳輸層包括Alq、Gaq、Inq或Mgq。 最靠近陰極的電子傳輸層次層未包含彩色中性 -26- 本紙張尺度適财®國家標準(CNS)aS(21()x297公 550968 A7 B7 五、發明説明（24 ) 裝置中，最靠近陰極的電子傳輸層次層厚度範圍為2至50 nm，而最靠近發射層的次層厚度範圍為2至50 nm。 裝置中，在各層或次層出現的彩色中性摻雜物包括該各 層或次層體積的0.1至25百分比。 裝置中，陰極係透明的。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝 玎

Claims (1)

  1. 550968 A8 B8
    l 一種有機發光裝置，包括： a) —基板； b) —陽極及一陰極，相對於基板而定位； 〇 —發射層位於陽極與陰極之間； d) —電洞傳輸層位於陽極與發射層之間· e) —電子傳輸層位於陰極與發射層之間； f) 電洞傳輸層包括至少一次層’最緊靠發射層之次層 包括彩色中性摻雜物； g) 發射層包括彩色中性摻雜物；及 h) 彩色中性摻雜物包括蒽誘導體。 2·如申請專利範圍第κ之裝置，尚包括_電洞注入層位於 陽極與電洞傳輸層之間。 3·如申請專利範圍第之裝置，其中電洞傳輸層包括至少 二次層，緊鄰發射層之次層包括彩色中性摻雜物。 4.如申請專利範圍第β之裝置，其中緊鄰發射層之電洞傳 輸層，人層具有2至200 nm範圍Θ之厚度，及最緊靠陽極之 次層具有2至200 nm範圍内之厚度。 5·如申印專利範圍第1項I裝置，其中電洞傳輸層之各次層 包括一第三級芳香胺。 6·如申請專利範圍第丨項之裝置，其切色中性摻雜物包括 ADN或 TBADN。 7. 如申請專利範圍第丨項之裝置，其中彩色中性摻雜物包括 佔其存在之各層或各次層體積之〇1至25百分比之間。 8. 如申巧專利範圍第1項之裝置’其中發射層包括A1q、 -28- 本紙張尺度適用令國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）
    裝
    A B c D 550968 六、申請專利範圍 Gaq、Inq 或 Mgq。 9. 一種有機發光裝置，包括： a) —基板； b) —陽極及一陰極，相對於基板而定位； c) 一發射層位於陽極與陰極之間； d) —電洞傳輸層位於陽極與發射層之間； e) —電子傳輸層位於陰極與發射層之間； f) 發射層包括彩色中性摻雜物；及 g) 電子傳輸層包括至少一次層，最緊靠發射層之次層 包括彩色中性摻雜物；及 h) 彩色中性摻雜物包括蒽誘導體。 1〇·如申請專利範圍第9項之裝置，尚包括一電洞注入層位於 陽極與電洞傳輸層之間。 -29- 本紙張尺度適用中國國家搮準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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