TWI257946B

TWI257946B - Organic electro-luminescence device and material of hole transport layer

Info

Publication number: TWI257946B
Application number: TW094129915A
Authority: TW
Inventors: Chan-Ching Chang; Chin-Hsin Chen; Hsiao-Wen Huang; Ta-Ya Chu; Chi-Hung Liao
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2006-07-11
Also published as: TW200708590A; JP2007067361A; US20070048547A1

Description

125 九、發明説明：【發明所屬之技術領域】本發明是有關於一種發光开杜咖的膜層材質，且特別是有關於—種^應用於此發光兀件洞傳遞層材質。 _機電致發光元件與電【先前技術】 * 輕和高效率的顯示器，例如液晶顯示 ;:=Γ。然而’液晶顯示器仍有許多的問 2 1:應答時間不夠快而無法使用在高速、動I中以及品要为光板以致更耗電等等。弁顧而ΐ年來新發展出的平面顯示器技術，即有機電致發 3不=則可以解決上述的問題。相較於其他平面顯示有機電致發光顯示器具有王:德、點，因此可望成為新一代平面顯示器的主流。 π A電致發光顯示器係一種利用有機發光材料自發光極、、’二M達到顯示效果的顯示元件，其主要是由一對電光二Ϊ機發光層所構成’其中有機發光層包含有機發當電流通過陽極與金屬陰極間，使電子與電洞在二二材料内結合而產生激子時，高能量的激子將其能量轉換成光。說加式有機電致發光元件的結構中，如 ’一本基_N，N’-雙(3-甲基苯基)_1，1’-聯苯_4,4，_二胺 5 I25794#twfd〇c/g (N，N’-diphenyl-N，N，-(3 -methylphenyl)-1，1 -biphenyl-4,4，-dia mine，TPD)等具有三苯基胺架構之材料，為最被廣泛採用的電洞傳遞層材料，並與如八羥基鋁（tris-(8-hydr〇xy quinolinol)aluminum，A%)等金屬錯合物之發光層作搭配，其主要是應用上述材料具備低於5 7eV的電子游離電位（high ionization potential)以及芳香煙族（aromatic hydrocarbon group)的特性，在與發光層組合堆疊之後，可使電子與電洞於發光層再結合而發光。對於有機電致發光元件而言，其在亮度與發光效率的表現上疋相當重要的，因此如何增加有機電致發光元件的亮度和效率，則是當前重要的課題。【發明内容】本發明的目的就是在提供一種有機電致發光元件，其中所使用的電洞傳遞層材料是一種新的電洞傳遞層材料。本發明的另一目的就是在提供一種有機電致發光元件，其發光效率較傳統元件之發光效率為高。、本發明的再一目的是提供一種電洞傳遞層材質，可取代過去所使用的電洞傳遞層材料。本發明提出一種有機電致發光元件，其係由一陽極層 (anode)、一陰極層（cath〇de)、一發光層以及一電洞傳遞層所構成。其中’發光層係配置在陽極層與陰極層之間，而電洞傳遞層係配置在發光層以及陽極層之間。電洞傳遞層的材質如以下化學式所示： 6 12 5 V 94^twfdoc/g

其中，R代表具有1〜3個碳的烷基。依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，上述之電洞傳遞層例如為經摻雜2-曱基-9，10-二(2-萘基)苯駢(MAND)而形成P·摻雜之受體。依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，上述之受體例如為三氯化鐵(FeCl3)或四氟-四氰基對苯釀二甲烧(tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane ， F4-TCNQ) 〇依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，更包括電洞注入層，配置在陽極層與電洞傳遞層之間。依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，更包括電子傳遞層，配置在陰極層與發光層之間。依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，更包括電子注入層，配置在陰極層與發光層之間。依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，上述之陽極層例如是透明導電材質。依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，上述之陰極層例如是金屬材質。依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，上述之發光層例如是有機小分子發光材質。 7 12579*Φ6^·<ΐ0^ 依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，上述之發光層例如是有機高分子聚合物發光材質。本發明另提出一種有機電致發光元件，其係由一基板、多數個有機電致發光單元以及至少一電荷產生層所組成。其中’多數個有機電致發光單元係堆疊在基板上，而至少一電荷產生層配置在兩相鄰的有機電致發光單元之間。此外，上述之各有機電致發光單元係由一陽極層、一陰極層、一發光層以及一電洞傳遞層所構成。其中，發光層係配置在陽極層與陰極層之間，而電洞傳遞層係配置在發光層以及陽極層之間。電洞傳遞層的材質如以下化學所示：

其中’ R代表具有1〜3個碳的烷基。依和、本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，上述之電洞傳遞層例如為經摻雜Mand而形成？_摻雜之受體。 > 依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，上述之受體例如為三氯化鐵或四氟_四氰基對苯釀二烷。依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元 8 件’上述之電荷產生層的材質例如為氧化鶴。依照本發明的較佳實施例所述之，上述之各有機電致發光單元更包括電洞注在陽極層與電洞傳遞層之間。曰依照本發明的較佳實施例所述之有機，，上述之各有機較發光單元更包括電子傳遞層1置在陰極層與發光層之間。依照本發明的較佳實施例所述之有機件’上述之各«電致發光單元更包括電子注人層^己置在陰極層與發光層之間。依…、本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元 ^之各有枝笔致發光早元的陽極例如是透明導電材質0 依…、本％明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，上述之各有機電致發光單元的該陰極層例如是金屬材質0 依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，上述之各有機電致發光單元的發光層例如是有機小分子發光材質。依照本發明的較佳實施例所述之有機電致發光元件，上述之各有機電致發光單元的發光層例如是有機高分子合物發光材質。一本發明再提出一種電洞傳遞層材質，如以下化學式所 12 5 7 9^6wf.d〇〇/g

其中，R代表具有1〜3個碳的烷基。本發明係採用新的有機材料曱基_9，1〇_二(2_萘基) 本耕(2 methyl_9，10-di(2-napthyl)anthracene，MADN)取代過去所使㈣NPB與TPD等有機材料，來作為電洞傳遞層的材料而以本發明之有機材料所製作的電洞傳遞層，除了可取代過去所使用的電洞傳遞層材料外，並可將其應用於疊加式的有機電致發光元件結構中，如此一來可使得新的有機電致發光元件的發光效率較傳統的有機電致發光元件的發光效率為高。 ▲為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。【實施方式】一一圖1A繪示為依照本發明一較佳實施例之有機電致發光兀件的剖面示意圖。請參照圖1A，有機電致發光元件 1〇〇包括陽極層104、電洞傳遞層108、發光層110以及陰極層116。其中，陽極層1〇4配置於基板1〇2之上。陰極層116配置於陽極層1〇4之上。發光層no配置於陽極層 104與陰極層116之間。電洞傳遞層108配置於發光層110 125794^wfd〇c/g 與陽極層104之間，其中電洞傳遞層1〇8的材質如以下化學式所示：

其中，R代表具有1〜3個唆的烧基。 # 此外，交佳實施例中，冑極層1〇4例如為透明導電材質。陰極層116例如為金屬材質。發光層11〇例如為為有機小分子發光材質或有機高分子聚合物發光材質。在另一較佳實施例中，有機電致發光元件除了上述之陽極層104、電洞傳遞層⑽、發光層no以及陰極層116 之外，更包括電洞注入層、電子傳遞層與電子注入層。如圖1B所示，其繪示為依照本發明另一較佳實施例之有機電致發光元件的剖面示意圖。請參照圖1β，有機電致發光 • 兀件1〇0,包括陽極層104、電洞注入層106、電洞傳遞声 ⑽、發光層η。、電子傳遞層112、電子注二= ’ 陰極層116。其中，陽極層1〇4配置於基板1〇2之上。電洞注入層106配置於陽極層刚之上。電洞傳遞層應配置於電/同/主入層106之上。發光層11〇配置於電洞傳遞層 108之上。電子傳遞層112配置於發光層I〗。之上。電子注入層114配置於電子傳遞層112之上。陰極層ιΐ6配置於電子注入層114之上。

I257946twfdoc/g 一虽然’本發明並不限定有機電致發光元件是如圖ia =示之四層結構或是如圖1B所示之七層結構，其可以是貫際所需而設計成五層結構或是六層結構。例如，在一實施例中，除了陽極層、電洞傳遞層、發光層以及陰極層之外’更包括在陽極層與電洞傳遞層之間配置一電洞注入層在另貝施例中，除了陽極層、電洞傳遞層、發光層乂及陰極層之外’更包括在陰極層與發光層之間配置一電 2遞層。在又-實施例中，除了陽極層、電洞傳遞層、層以及陰極層之外，更包括在陰極層與發光層之間配、電子/主入層。上述之電洞注入層、電子傳遞層與電子層的材貝並不特別力口以限定，而可採用習知技術中所使，之材料。而且電洞注人層、電子傳遞層與電子注入層的選用亦可以依照實際所需而挑選其巾之-、JL中之二或三層都使用。八 ’ 表圖2A繪不為依照本發明再一較佳實施例之有機電致 =兀件的剖面示意圖。請參照圖2，有機電致發光元件包括多個堆疊在基板202上的有機電致發光單元201、、乂及配置在相鄰的兩有機電致發光單元2〇1、203之間 =少-電荷產生層218。較詳細的說明是，有機電致發 =早兀201配置於基板2〇2上；電荷產生層218配置於有 ί電致發光單元201上；有機電致發光單元203配置於電二產生層218上。在本實施例中，有機電致發光單元2〇〇、 \例如分別為四層結構，其中有機電致發光單元2⑻包括陽極層204、電洞傳遞層208、發光層21G以及陰極層 12 1257·94 备 twfd〇c/g 216，而有機電致發光單το 201包括陽極層22〇、電洞傳遞

其中，R代表具有1〜3個碳的燒基。在-較佳實施例中，電荷產生層218的材質例如為氧化鎢。陽極層204、220的材質例如為透明導電材質。陰極層216、232的材質例如為金屬材質。發光層21〇、226的材質例如為有機小分子發光材質或有機高分子聚合物發光同樣地，有機電致發光元件中之各有機電致發光單元亦可以還可以還包括了電洞注入層、電子傳遞層與電子注入層。=圖2B所示，有機電致發光元件2〇〇，包括有機電致發光單元201，、203,以及電荷產生層218。其中，有機電致叙光單元201’包括陽極層204、電洞注入層206、電同傳遞層208、發光層210、電子傳遞層212、電子注入層 =4以及陰極層216，而有機電致發光單元2⑽，包括陽極 ^ 電’同庄入層222、電洞傳遞層224、發光層226、電子傳遞層228、電子注入層230以及陰極層232。同樣的，各有機電致發光單元201，、2〇3,並不限定是 13 I25794#twfdoc/g :層而:’其:以是五層結構或是六層結層並;:之T同心之騎配置的電發ί單元加，、203, =?光單元 !’ μ亦㈣省去有機電致發光單 ⑽。^層216財機f致發光單元加，的陽極層在本發日种’堆疊柄有魏致發^件細, T MADN電洞傳遞層，而且使用了電荷產生層以連接兩有機電致發光單元，這樣的有機電致發光元件2〇0,相較於傳統有機電致發光元件提供了較佳的發光效率。、為了進一步瞭解本發明中用來作為電洞傳遞層之材料的MADN之特性，以下將以MADN作為電洞傳遞層的發光元件與以NPB作為電洞傳遞層的發光元件做比較。首先，對MADN與NPB之最低未佔用分子執道 (LUMO)電位與隶尚佔用分子執道(H〇M〇)電位的能階作比較。MADN與NPB之最低未佔用分子執道電位皆為 2.3eV’而MADN之最高佔用分子軌道電位為5 5 eV,NpB 之最高佔用分子執道電位為5·4 eV。另外，請參照圖3，

圖3繪示為在順向與逆向偏壓下，分別以MADN與NPB 作為電洞傳遞層之有機電致發光元件的電壓與電流的關係圖。、 14 1257 ^由上述可知，MADN與NPB之LUMO電位與HOMO 電位相近，而且rMadn作為電洞傳遞層的有機電致發光凡件與以鹏作為電洞傳遞層的錢電致發光it件在電抓/、電;C的關係上，其關係曲線圖也相似，所以可以證明 MADN 4 κ可以作為電動傳遞層之材料，因而提供了另一種電洞傳遞層材料的新選擇。綜上所述，本發明之具有下列優點： 1 ·本發明提供了新的電洞傳遞層材料(MADN)，可取代響過去所使㈣ΝΡΒ與TPD等有機材料。 “ 2·將本發明之電洞傳遞層MADN應用於疊加式的有機電致發光tl件結構中，其發光效率較傳統的有機電致發光元件的發光效率為高。 —雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限^本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神圍内’當可作些許之更動與獅，因此本發明之保護粑圍當視後社申請專利範_界定者為準。 φ 【圖式簡單說明】圖1A %示為依照本發明一較佳實施例之有機電致發 • 光元件的剖面示意圖。 >圖1B繪示為依照本發明另一較佳實施例之有機電致發光元件的剖面示意圖。，圖2A繪示為依照本發明再一較佳實施例之有機電致發光tl件的剖面示意圖。圖2B繪示為依照本發明又一較佳實施例之有機電致 15 Ι257946^οο/β 發光元件的剖面示意圖。圖3繪示為在順向與逆向偏壓下，分別以MADN與 ΝΡΒ作為電洞傳遞層之電壓與電流的關係曲線圖。【主要元件符號說明】 100、100’、200、200’ ：有機電致發光元件 102、202 :基板 104、204、220 :陽極層 106、206、222 :電洞注入層 108、208、224 ·•電洞傳遞層 110、210、226 :發光層 112、212、228 :電子傳遞層 114、214、230 :電子注入層 116、216、232 ··陰極層 201、201’、203、203’ ··有機電致發光單元 218 :電荷產生層

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Claims

I25794#twfd〇c/g 十、申請專利範圍·· 1.一種有機電致發光元件，包括：一陽極層（anode); 一陰極層（cathode); 一發光層’配置在該陽極層與該陰極層之間·以及一電洞傳遞層，配置在該發光層以及該陽極層之間，其中該電洞傳遞層之材質如以下化學式所示：a曰

R代表具有1〜3個碳的烷基 J1中㈣柄_項所述之有機電致發光元件， /、中该電洞傳遞層為經摻雜甲基形成P-摻雜之一受體。 5 (2_奈基)本駢而

3·如申請專利範圍第2項所述其中該受體包括三氯麵紐發光元件，甲烷(f4-tcnq)。 3)次四贶-四鼠基對苯釀二更包i如t請專利範圍第1項所述之有機電致發光元件，更包括-電洞注人層，配置在钱4料光兀件之間。成味極層以及該電洞傳遞層 5·如申請專利範更包括一電子傳遞層圍第1項所述之有機電致發光元件，配置在姆極如及該發光層之間。 17 f如申請專利範圍第1項所述之有機電致發光元件其中该陰極層係為一金屬材質。 9.如申請專職圍第丨摘述之有機電致發光元件其中該發光層係為一有機小分子發光材質。

I25794#wfd〇c/g 更包:二:圍第1項所述之有機電致發光元件，如申電耗㈣1項所述之有機電致發光元件，其中该1¼極層係為一透明導電材質。 10.如申請專利範圍第i項所述之有機電致發光元件，其中該發光層係為-有機高分子聚合物發光材質。 11·一種有機電致發光元件，包括：多數個有機電致發光單元，堆疊在一基板上，其中各該些有機電致發光單元包括：一陽極層；一陰極層；一發光層，配置在該陽極層與該陰極声之間·，以及曰電洞傳遞層’ gi置在該發光層以及該陽極層之間，其中該電洞傳遞層之材質如以下化學式所示：

125794^twf.d〇c/g '、中R代表具有1〜3個碳的烷基：以及至上一電荷產生層，配置在兩柏t 光單元之間。相岫的該些有機電致發 u.如申請專利範圍第u項所件，复φ兮& 义'^有機電致發光元 ”中该笔洞傳遞層為經摻雜2_ 駢而形成P-摻雜之一受體。 410--(2-奈基)笨 13.如申請專利範圍第12

件，其中該受體m仆㈣有機電致發光兀 4包括二κ化鐵或四i四氰基對苯釀二曱仔其中该電荷產生層之材質包括氧化鎮。 15.如中請專利範圍第U項所述之有機電元件’其中各該麵機電致發光單元更包括―電洞注二層，配置在該陽極層以及該電洞傳遞層之間。曰杜甘6^巾Μ專利㈣第U項所述之有機電致發光元件、中各該些有機電致發光單元更包括1子傳遞層，配置在該陰極層以及該發光層之間。曰 · σ申凊專利範圍第11項所述之有機電致發光元件，其中各該些有機電致發光單元更包括一電子注入層，配置在該陰極層以及該發光層之間。 18.如申凊專利範圍第丨丨項所述之有機電致發光元件，其中各該些有機電致發光單元之該陽極層係為一透明導電材質。 19·如申請專利範圍第U項所述之有機電致發光元 19 5 7 94^2twf,doc/g 件，其中各該些有機電致發光單元之該陰極層係為一金屬材質。 20.如申請專利範圍第11項所述之有機電致發光元件，其中各該些有機電致發光單元之該發光層係為一有機小分子發光材質。 21·如申請專利範圍第11項所述之有機電致發光元件，其中各該些有機電致發光單元之該發光層係為一有機高分子聚合物發光材質。 22·—種電洞傳遞層材質，其包括如以下化學式所示：

其中，R代表具有1〜3個碳的烷基。

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