TWI333803B - Organic electro-luminescence device - Google Patents
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Description
、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種有機電激發光元件,特別關於一種 具備電洞阻擋能力之有機電激發光元件。 【先前技術】 办有機電激發光元件近來係在顯示技術中被熱烈地研 j討論’其可用讀成_化的顯示器,且相較於另一 兔型化的顯不器-液晶顯示器而言,有機電激發光元件 一種自發光的元件,液晶顯示器則需要背光源,因此 機1激發光元件係更容易達成較飽合的色彩重現度。 明參閱_圖- A’圖- A係為-習知有機電激發光元件 1〇側剖面示賴。錢電·光元件1G通常依序包含一 土板u、一陽極層13、一電洞注入層15、一電洞傳輸層 發光層19、一電子傳輸層21、一電子注入層23以 及一陰極層25。 電子與電洞在發光層19的結合可使得電能轉換成為 ,所釋放出的光線29會由有機電激發光元件1〇之基 一 1^7方射出。然而,對於此種有機電激發光元件1〇而 =’,於電洞會穿透電子傳輸層21往陰極層25方向移 動’使得電子與電洞無法於發光層19中有效之結合,因 此造成能量的損耗。 9rw日ΐ參閱圖—B,圖一㈣為一習知有機電激發光元件 彳^面,意圖。圖一 B所示之有機電激發光元件2〇與 之有機電激發光元件10差別在於:有機電激 ill件G更包含於—電雕擋層22,且設置於發光層 H與電子傳輸層21之間。此目的在於電洞阻擋層22可以 擋電洞往陰極方向移動,*使得電子與電洞可以 ίίί:中有效之結合’因此便可改善圖—之有機電 激發先兀件10所存在的問題。然而,對於有機電激發光 1333803 20雖可以改善圖一之有機電激發光元件1〇所存在能 量損耗之問題,但卻製程上多了一電洞阻擋層22之製作 程序,進而增加了製程本身的複雜性❶ 一因此,本發明之主要目的在於提供一種有機電激發光 元4 了可以減少製程本身的複雜性之外,更可以進一 步地提高發光亮度、效率以及達成更飽合的色彩重現度。 【發明内容】 择、3明之主要目的係在於提供—種具有提高發光亮 又、效率以及色彩重現度之有機電激發光元件。 本身目的係在於減対機電光元件製程 本^係提供一種有機電激發光元件,依序包含一基 ί :二電洞注入層、一電洞傳輸層、-發光 』曰、一電子注入層以及一第二電極層。並且 if序形成於餘上,又第二電極層形成於基 質。 、中電子傳輸層係包含咔唑衍生物以及η型物 及所的與^申可以籍由以下的發明詳述 【實施方式】 側叫二係為本發明有機電激發光元件30 :二作有機電激發光元件料,係首先 光特氧化陽極層,且本身的材質係為具有透 氧化並鋅⑽、氮化銦⑽)或二 之後,將電 6 1333803 注入層35之材質係選自氟碳氫聚合物、紫質(porphyrir〇 衍生物及p型物質摻雜二胺(p_dopeddiamine)衍生物,並 以蒸鍍或濺鍍方式來製成於第一電極層33上。其中紫質衍 生物係為金屬敌青(metallophthalocyanine)衍生物,且金 屬酞青衍生物可為鈦菁銅(copperphthalocyanice)。接著, 將電洞傳輸層37形成於電洞注入層35上。電洞傳輸層之材 質係為二胺(diamine)衍生物,其中二胺衍生物係選自二 胺 (N,N’-diphenyl-N,N’-bis( 1-naphthyl)-1,l’-biphenyl-4,4”-dia mine ,NPB ) 化合物、 三苯二胺 φ ( N,N’-diphenyl-N,N’-di(3-methylphenyl)-l,l’-biphenyM,4’-d iamine,TPD)化合物、4,4’,4”-三(N-P-萘基)-N-苯胺)-三苯 胺(4,4f,4”-tris(N-(2-naphthyl)-N-phenyl-amino)-triphenylamine, 2T-NATA)化合物、二胺衍生物(NPB)、三苯二胺衍生物(TPD) 及2T-NATA衍生物。且電洞傳輸層37具有一厚度,厚度介 於50A至5000A之間。 之後,將發光層39形成於電洞傳輸層37上。發光層 39之材質可以使用三羥曱基三聚氰胺(trimethyiol melamine,TMM )、二曱基-4,4’-N,N’-二咔唑基二苯 (2,2’-dimethyl-4,4’-N,N’-dicarbazole-biphenyl ; • CDBP )、二-(2·甲基-8-奎林基)-4-(苯基苯酚)-鋁 (Bis-(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)-aluminiu m,BAlq)、RD07、(Ir-pytz)、GD33 等材質,且可藉由真空 蒸鍍、離子化蒸鍍、有機分線蒸鍍等方式將形成於電洞傳輸 層37上。其中發光層39係以磷光形式釋放出光線49。此 外,發光層39具有一厚度,厚度介於50A至2000A之間。 又’將電子傳輸層41形成於發光層39上。電子傳輸 層41之材質至少包含叶·β坐衍生物(carbaz〇ie derivatives)以 及η型(n-type)物質,且兩者之間的比例係介於i :99〜99: 1之間,且可藉由蒸鍍方式將形成於發光層39上。咔唑衍 7 生物係選自 4,4’-N,N’-二咔唑基二苯 (4,4’-N,N’-dicarbazole-biphenyl ; CBP)、二甲基 •4,4’-N,N’- 二咔唑 基二苯 (2,2’-dimethyl-4,4,-N,N’-dicarbazole-biphenyl ; CDBP )、9-乙基-3(三苯基硅烷基)咔唑 (9-ethyl-3(triphenylsilyl) carbazole) ; n-type 物質係為金屬氧 化物(metallic oxide)或有機金屬鹽(organic metal salt)。 其中,金屬氧化物之陽離子(cation)係選自鋰離子(Li+)、 鈉離子(Na+)、鉀離子(K+)、鉋離子(Cs+)、鎂離子(Mg2+)、 鈣離子(Ca2+)以及鋇離子(Ba2+),且該金屬氧化物之陰 離子(anion)係選自氧離子(02-)、氟離子(Γ)、氯離子 (CT)、溴離子(Br_)、碘離子(T)、碳酸根離子(C032·)、 硝酸根離子(N〇3_)以及碳酸鈉(NaC03)。有機金屬鹽之 陽離子係選自鋰離子(Li+)、鈉離子(Na+)、鉀離子(K+)、 絶離子(Cs+)、鎮離子(Mg2+)、妈離子(Ca2+)以及鋇離 子(Ba2+),且有機金屬鹽之陰離子選自有機陰離子碳數% 以下、脂肪族以及芳香族之有機陰離子。。 後續,將電子注入層43形成於電子傳輸層41上。電子 注入層43之材質係為鹼金屬鹵化物(如:氟化鋰(LiF)化合 物、氟化铯(CsF)化合物、氟化鈉(NaF)化合物)、鹼土金屬 鹵化物(如:氟化#5(CaF2)化合物)、驗金屬氧化物(如: 氧化鐘(LbO)氧化物,氧化铯(Cs2〇)氧化物,氧化鈉_2〇) 化合物)或金屬碳酸化合物(如:碳酸鈉(Na2c〇3)化合 物,碳酸鐘(LWO3)氧化物,碳酸鉋(Cs2C03)氧化物),並可 藉由熱蒸鍍法形成於電子傳輸層41上。此外,電子注入層 43具有一厚度,厚度介於ιΑ至3〇〇〇A之間。 最後,將第二電極層45形成於電子注入層43上。第二 電極層45係為一陰極層,且係為具有反射特性之一鋁金 屬材質,並以濺鍍或蒸鍍方式形成於電子注入層43上。另 其它具有反射特性之金屬材質,# m趣 或σ金等亦可使用於第二電極層45。 絲合上述有機電激發光元件3〇之結構與製造方法, 〒對於習知技術之有機電激發統件2。(如圖一 Β所 不)’由於本發明之電子傳輸層41之物質,已具有足夠 月㈤可以阻擋電洞往第二電極方向45移動,因此不需要 額外的電洞阻擋層22 (如圖一 β所示)以電洞之移動。 由於不需要一額外的電洞阻擋層22 (如圖一 Β所示),因 此可降低製程本身的複雜性。又相較於有機電激發光元件 10 (如圖一 Α所示)’本發明改善了有機電激發光元件1〇 (如圖一 A所示)所存在之電洞移動所造成能量損耗問 題,而不需要一電洞阻擋層22 (如圖一 β所示)。 此外,本發明之有機電激發光元件3〇除了上述之優 點外,對於發光亮度、發光效率以及色彩重現度上,亦有 明顯之提升’以下藉由有機電激發光元件3〇所激發出藍 光、綠先以及紅光之二實例逐一說明之。 以藍光為例’請參閱圖三a至圖三d,圖三a至圖三d 係為圖一 B之有機電激發光元件20與圖二所示之本發明 之有機電激發光元件30於各項效能上之比較圖。對於習 知之有機電激發光元件20依序包含一陽極層13、一電洞 注入層15、一電洞傳輸層17、一發光層19、一電洞阻擋 層22、一電子傳輸層21、一電子注入層23以及一陰極層 25,其中各項材質之構成依序係為氧化銦錫(ΓΓΟ)/鈦菁銅 (CuPC)/二胺衍生物(NPB)/Blue EML/BAlq/ 8-羥基喹啉鋁 (Alq)/氟化鋰(LiF)/銘(A1);本發明之有機電激發光元件20 依序包含一第一電極廣33、一電洞注入層35、一電洞傳 輸層37、一發光層39、一電子傳輸層41、一電洞注入層 43以及一陰極層25,其中各項材質之構成依序係為氧化銦 錫(ITO)/鈦菁銅(CuPC) /二胺衍生物(NPB)/Blue EML/CDBP:30%氟化鉋(CsF)/氟化鋰(LiF)/鋁(A1),。如圖 1333803 二a至圖二d所示,標號a係指習知 2〇所產生之效能;標號B係指本發=元: 3〇所產生之效能。圖三3係為不同=機電激發先疋件 磨(V川^π ·圖:^7整下’所產生電流密 為不同電壓下,所產生 圖,為不同電壓下,所產生 於cie色度座標y軸之情不同電壓下’藍光位 <匕-丄外 ^田圓二a、圖三b盥圖:Γ 所不,本發明之元件30相對於習知之園^ c 有較佳的發光效率與發光亮度。由圖三^斤矛, ❿ 度(currentdensity)值 的發光產量(yield)值 的輝度(luminance)值 色度座標y轴而言’ y軸之值越低,代 ^越 ^此’本發明之元件30相對於f知之 有較佳的光源飽合度。 1肩地具 以綠光為例’請參閱圖四,圖四係為圖一b 件2〇 ^圖二所示之本發明之有機電激發光元件 iff 較圖。對於元件20、30所包含之結構與 ,藍光為例之各層結構相同,其中元件20之構成材質依 序係為氧化錮錫(ITO)/鈦菁銅(CuPC) /二胺衍生物⑽ Green EML/BAlq/8·羥基喹啉鋁(Alq[)/氟化鐘(LiF)/銘(A1); το件30之構成材質依序係為氧化銦錫(IT〇)/欽菁銅(Cup /二胺衍生物(NPB)/Green EML /CDBP:20〇/o氟化鉋(CsF) /氟 化鋰(LiF)/銘(A1)如圖四所示,標號A係指習知之有機電激 發光元件20所產生之效能;標號B係指本發明之有機電 激發光元件30所產生之效能。圖四係為不同電壓下,所 產生電流密度值。由圖四所示,本發明之元件3〇相對於 習知之元件20,明顯地具有較佳的與發光亮度。 以紅光為例,請參閱圖五,圖五係為圖一B之有機電 激發光元件20與圖二所示之本發明之有機電激發光元件 30於效能上之比較圖。對於元件2〇、3〇所包含之結構與 以藍光為例之各層結構相同,其中元件2〇之構成材質依 序係為氧化銦錫(ITO)/鈦菁銅(CuPC) /二胺衍生物(NPB) / 10
Red EML/BAlq /8·經基喹啉鋁(Alq) /氟化經(Lipy紹⑷); 元件30之構成材質依序係為氧化銦錫(IT〇)/鈦菁銅 (CuPC)/二胺衍生物(NPB)/RedEML/CBP:20% 氟化鎚(CsF)/ 氟化鍾(LiF) /銘(A1)。如圖五所示,標號A係指習知之有 機電激發光元件20所產生之效能;標號B係指本發明之 有機電激發光元件30所產生之效能。圖五係為不同輝光 值下,所產生的發光產量值。由圖五所示,本發明之元件 30相對於習知之元件20,明顯地具有較佳的發光效率與 發光亮度。 ' 本發明之有機電激發光元件,並不需要一額外的電洞 ,擋層,便可有效地阻止電洞往第二電極方向移動,改善 能量損耗之問題。因此,有助於降低製程本身的複雜性: 此外,本發明之有機電激發光元件,對於發光亮度、發光 效率以及色彩重現度上,亦有明顯之改善,進一步地將 助於提升有機電激發光元件之應用層面。 本發明雖讀佳實例_如上,财麟肋 ,,發明實體僅止於上述實施例爾。對熟悉此項技‘ ^ ^當可輕易了解並利用其它元件或方式來產生相同的功 效。疋以,在不脫離本發明之精神與範圍内 應包含在下述之申請專利範圍内。 改均 【圖式簡單說明】 藉由以下詳細之描述結合所關示,將可㈣的上 述内容及此項發明之諸多優點,其甲: Γ5Π · 圖, •圖-A係為-習知有機電激發絲件⑴侧剖面示意 圖 圓一 B係為一習知有機電激發光元件2〇側剖面示意 係為本發明有機電激發光元件3()侧剖面示 圖二a至圖三d係為圖- B之有機電激發光元^ 2〇 ,圖一所示之本發明之有機電激發光元件3〇於各項效能 上之比較圖; 之木=四係為圖一 B之有機電激發光元件20與圖二所示 及發明之有機電激發光元件30於效能上之比較圖;= 圖五係為圖一 B之有機電激發光元件2〇與圖二所示 發明之有機電激發光元件30於效能上之比較圖。
【主要元件符號說明】 M 基板:11、31 電洞注入層:15、35 發光層:19、39 電子注入層:23、43 光線:29、49 第一電極:33 有機電激發光元件:1()、 20、30 陽極層:13 電洞傳輸層:17、37 電子傳輸層:21、41 陰極層:25 電洞阻擋層:22 第二電極:45 12
Claims (1)
- 、申請專利範圍1r 1. 一種有機電激發光元件,至少包含 一基板; 一第一電極層形成於該基板上; 一電洞注入層形成於該第一電極層上; 一電洞傳輸層形成於該電洞注入層上; 一發光層形成於該電洞傳輸層上; 一電子傳輸層形成於該發光層上,該電子傳輸層係至 夕包έ σ卡唾讨生物(carbaz〇ie derivatives)以及η型 (n-type)物質’其中該咔唑衍生物係選自2,2,_二 甲基-4,4’->^’-二味唾基二苯 (2,2 -dimethyl-4,4’-N,N’-diicarbazole-biphenyl ; CDBP)、9-乙基-3(三苯基硅烷基)咔唑 (9-ethyl-3(triphenylsilyl) carbazole); 一電子注入層形成於該電子傳輸層上;以及 一第二電極層形成於該電子注入層上。 2, 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光元件,其 中該電洞注入層之材質係選自氟碳氫聚合物、紫質 (porphyrin)衍生物及p型物質摻雜二胺(p-doped diamine)衍生物。 3. 如申請專利範圍第2項所述之有機電激發光元件,其 中忒紫質付生物係為金屬欧青(metall〇phthal〇eyanine ) 1333803 » , 衍生物。 4. 如申請專利範圍第3項所述之有機電激發光元件,其 中該金屬駄青衍生物係為鈦菁鋼 phthalocyanice) ° 5. 如申請第丨項所述之有機電激發光元件,立 中該電洞傳輸層之材質係為二胺Uamine)衍生物。 6. 如申請專利第i項所述之有麵激發光元件,其 ♦ 中該二胺衍生物係選自 (Ν,Ν^ΐρΗ6ηΥ1-Ν,Ν^Βΐδ(1^%1)-ΐ?Γ^ίρ1ΐ6ηγ1.4?4,,. diamine,ΝΡΒ )、三苯二胺 (N,N^diphenyl-NsN5-di(3-methylphenyl)-l4^biphenyM • 4,_diamine,TPD)化合物、4,4,,4,,-三(Ν·(2_萘基)_N_苯胺)_ 三苯胺 (4,4^4-'-tris(N-(2-naphthyl)-N-phenyl-amino)4riphenyla ne,2T-NATA)化合物、二胺衍生物(NpB)、三苯二胺衍生 物(TPD)及2T-NATA衍生物。 7. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光元件,其 中該n-type物質係為金屬氧化物(metallic〇xide)或有機 金屬鹽(organic metal salt)。 • 8.如申請專利範圍第7項所述之有機電激發光元件,其 中該金屬氧化物之陽離子(cation)係選自鐘離子(Li+)、 鈉離子(Na+)、鉀離子(K+)、鉋離子(Cs+)、鎂離子 14 (Mg2+)、鈣離子(Ca2+)以及鋇離子(Ba2+),且該金 屬氧化物之陰離子(anion)係選自氧離子(Ο2·)、氟離 子(F )、氯離子(Cl·)、溴離子(Br-)、碘離子、 碳酸根離子(C〇32-)、硝酸根離子(Ν〇3_)以及碳酸納 (NaC03) ° 9.如申明專利乾圍第7項所述之有機電激發光元件,其t "亥有機金屬鹽之陽離子係選自鐘離子山+)、納離子 (Na+)、鉀離子(κ+)、鉋離子(Cs+)、鎂離子(以^2+)、 觸子(Ca2 )以及鋇離子(Ba2+),域有機金屬鹽之 陰離子係選自有機陰離子;^數3似下、脂肪族以及芳香 族之有機陰離子。 1〇,如申印專利範圍第1項所述之有機電激發光元件,其 中該吟麵生物以及該η型物質之_係介於丨:99〜99: 1 ° η.如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光元件,其 中該電子注人層之材質係為鹼金屬_錄Ulkalimetal halide )、鹼土金屬齒化物(atofe earth metal halide )、 鹼金屬氧絲(alkalimetalGxide)或金屬微化合物 (metal carbonate) ° 12.如申請專利範圍第!項所叙有機電激發光元件,其 中該第一電極層之材質係為具有透光特性之一氧化物, 該氧化物係為氧化銦錫(indiumtin〇xide,lT〇)、偶氮 15 (Azo )、氧化鋅(ZnO )、氮化銦(InN)或二氧化錫(Sn〇2)。 13. 如申請專利範圍第丨項所述之有機電激發光元件,其 中該第二電極層之材質係為一鋁金屬。 14. 如申請專利範圍第丨項所述之有機電激發光元件,其 中該發光層係以磷光形式釋放出光線。 15. —種有機電激發光元件的製造方法,依序至少包括·· 提供一基板; 形成一第一電極於該基板上; 形成一電洞注入層於該第一電極上; 形成一電洞傳輸層於該電洞注入層上; 形成一發光層於電洞傳輸層上; 形成一電子傳輸層於該發光層上,該電子傳輸層係包 含σ卡哇衍生物(carbaz〇ie derivatives )以及η型 (n-type)物質,其中該咔唑衍生物係選自2,2,-二 曱基-4,4,-N,N,-二咔唑基二笨 (2,2 -dimethyl-4,4’-N,N’-dicarbazole-biphenyl ; CDBP )、9-乙基-3(三苯基硅烷基)咔唑 (9-ethyl-3(triphenylsilyl) carbazole); 形成一電子注入層於該電子傳輸層上;以及 形成一第二電極層於該電子注入層上。 16. 如申請專利範圍第15項所述之製造方法,其中該電子 傳輸層备'以蒸鑛方式(vap〇r dep0Siti0n process)形成於該 1333803 • · 發光層上。 17. —種有機電激發光元件,依序包含下列膜層: 氧化銦錫(ITO)層、鈦菁銅(〇jPC)層、二胺衍生物⑨ΠΡΒ) 層、發光層、由氟化鉋(CsF)與CDBP或CBP所構成的混 合層、氟化鐘(LiF)以及銘(A1)。 18. 如申請專利範圍第17項所述有機電激發光元件,其 中混合層中選自氟化鉋(CsF)與CDBP混合的混合層時, 馨 CDBP以及氟化鉋(CsF)其比例大約為1: 〇·2到丨:〇 3之 19·如申請專利範圍第17項所述有機電激發光元件,其 中混合層中選自氟化鉋(CsF)與CBP混合的混合層時, CBP以及氟化鉋(CsF)其比例大約為1: 0.2。 17
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