TWI387393B - 有機發光二極體及有機電致發光顯示裝置 - Google Patents

Description

有機發光二極體及有機電致發光顯示裝置

本發明關於一種有機發光二極體，尤其關於一種具有改善特徵的有機發光二極體及其有機電致發光顯示裝置。

隨著資訊社會的擴展，能夠顯示資訊的平面顯示裝置已經被廣泛發展。這些平面顯示裝置包含液晶顯示裝置(LCD)、有機電致發光顯示裝置、電漿顯示裝置和場發射顯示裝置。在上述這些平面顯示裝置中，有機電致發光顯示裝置是自身發光的主動裝置，不需要背光單元，而液晶顯示裝置需要背光單元。因此，有機電致發光顯示裝置可以製造得亮且小，並且耗能低，而且可以提供全彩方案。而且，有機電致發光顯示裝置結構簡單，因為不需要液晶顯示裝置所包含的背光單元、彩色濾光層和偏光片。

這些優點加速了有機電致發光顯示裝置的發展。因此，簡潔的有機電致發光顯示裝置已經投放到市場。

「第1圖」所示為習知的有機電致發光顯示裝置的剖面圖。如「第1圖」所示，有機電致發光顯示裝置包含第一基板10和第二基板70。第一基板10和第二基板70利用沿著二者內部邊緣的封裝材料80緊密接合以防止外部濕氣的侵入。

第一基板10具有驅動元件20和有機發光二極體60。驅動元件20包含定義每個畫素的複數條閘極線和複數條資料線，以及分別電性連接至閘極線和資料線的複數個薄膜電晶體(TFT)。

有機發光二極體60包含位於每個畫素上並電性連接至每個薄膜電晶體的複數個第一電極30、通常排佈到每個畫素電極的第二電極50以及形成在第一電極30和第二電極50之間的複數個有機發光單元40。每個第一電極30均電性連接至每個薄膜電晶體。

如「第2圖」所示，每個有機發光單元40包含依次沉積的空穴注入層41、空穴傳輸層43、發光層45、電子傳輸層47和電子注入層49。當空穴注入層41接觸第一電極30時，電子注入層49接觸第二電極50。

空穴注入層41和空穴傳輸層43幫助電性空穴易於注入發光層45。電子注入層49和電子傳輸層47幫助電子易於注入發光層45。各層均由有機物質形成。

然而，由於這些層均未被優化，空穴和電子並不易於注入發光層45。因此，發光層45的發光效率沒有改善，有機發光二極體的首次使用壽命降低。此外，由於需要加載更高的電壓以實現相同的發光效率，因此驅動電壓增加。

鑒於上述問題，本發明的主要目的在於提供一種解決習知技術的局限和缺陷導致的一個或多個問題的有機發光二極體及其有機電致發光顯示裝置。

本發明另一目的在於提供一種具有透過在預設有機物質中混合配體(鋰喹啉配合物，簡稱Liq)而形成的電子傳輸層的有機發 光二極體及其有機電致發光顯示裝置，使發光效率增加，驅動電壓降低並且首次使用壽命提高。

關於本發明之其它特徵及優點將於接下來的內容中提出，有些於內容敘述中即可明顯得知，而有些可於本發明之實施例中得知。本發明之目的以及其它優點，可藉由揭露之結構以及方法而實現，也可從揭露之圖式而得知。

因此，為達上述目的，本發明所揭露之一種有機發光二極體，包含有：第一電極；第二電極；以及有機發光單元，位於第一電極和第二電極之間，包含由有機物質與配體(Liq)之混合物形成的電子傳輸層。

本發明所揭露之一種有機電致發光顯示裝置，包含有：第一基板，第一基板包含驅動元件；第二基板，第二基板與第一基板接合；以及有機發光二極體，位於任意一塊第一基板或第二基板上，其包含：第一電極；第二電極；以及有機發光單元，位於第一電極和第二電極之間，包含由有機物質與配體之混合物形成的電子傳輸層。

對以下的附圖和詳細描述的檢驗基礎上，其它系統、方法、特徵和優點對本領域技術人員來說是顯而易見的。本描述包含的所有的這些系統、方法、特徵和優點都在本發明的精神內，並受到權利要求的保護。並均不能作為對權利要求的限制。下面結合實施例討論的其它特徵和優點。有關本發明的特徵與實作，茲配 合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

以下將詳細描述附圖所示的本發明實施例。其中相同的標號盡可能代表相同或相似的元件。

「第3圖」所示為本發明實施例有機發光二極體的示意圖。如「第3圖」所示，本實施例的有機發光二極體包含第一電極30、第二電極50和位於二者之間的有機發光單元100。在有機發光單元100中，依次沉積空穴注入層41、空穴傳輸層43、發光層45、電子傳輸層110和電子注入層49。當電子注入層49與第二電極50接觸時，空穴注入層41與第一電極30接觸。

第一電極30可由透明導電材料形成，例如氧化銦錫(ITO)或氧化鋅錫(IZO)。第二電極50可由不透明導電材料形成，例如鋁(Al)、鉻(Cr)或金(Au)。

空穴注入層41需要非常多的空穴注入空穴注入層41中。空穴傳輸層43需要傳輸非常多的空穴給發光層45，這些空穴是空穴注入層41注入的。電子注入層49需要非常多的電子注入電子注入層49中。電子傳輸層110需要傳輸非常多的電子給發光層45，其中這些電子是由電子注入層49注入的。

發光層45透過重組電子和空穴發射紅綠藍色光線。每個空穴注入層41、空穴傳輸層43、發光層45、電子傳輸層110和電子注入層49均由有機物質形成。如果需要，攙雜劑可添加入發光層45。

在本實施例中，電子傳輸層110可透過混合配體(Liq)與具有由化學式1代表的化合物的有機物質形成。化合物可為咪唑類衍生物。

在化學式1中，R1－R6單獨或同時選自下述材料組成的群：氫、取代或非取代烴基、取代或非取代烷氧基、取代或非取代烯基、取代或非取代芳基、取代或非取代芳香胺基、取代或非取代雜環基、取代或非取代脂肪環族、取代或非取代矽族、取代或非取代硼族、氨基、腈基、硝基、鹵族、酰胺基和酯羰基。R7選自下述材料組成的群：取代或非取代烴基、取代或非取代芳基、取代或非取代雜環基、取代或非取代脂肪環族以及取代或非取代矽族。R8選自下述材料組成的群：取代或非取代烴基、取代或非取代芳基以及取代或非取代雜環基。

現在將詳細描述本發明的化合物。化學式1的化合物是新化合物並且也將詳細描述其取代基。

化學式1的R1－R8的烴基可具有1－30個碳。化學式1的R1－R6的烷氧基和烯基可具有1－30個碳。盡管化學式1的R1－R8的芳基可以是苯基、萘基、沒查到(antracenyl)、聯苯基、芘基或 沒查到(perylenyl)，但本發明並不限於此。盡管化學式1的R1－R6的芳香胺基可以是二苯胺基、苯萘胺基、二甲苯胺基、苯基甲苯胺基、哢唑基或三苯胺基，但本發明並不限於此。盡管化學式1的R1－R8的雜環基可以是吡啶基、聯吡啶基、吖啶基、噻吩基、咪唑基、氧氮茂基、噻唑或喹啉基，但本發明並不限於此。盡管化學式1的R1－R6的鹵族可以是氟、氯、溴或碘，但本發明並不僅限於此。

在本實施例中，R7選自下述材料組成的群：取代或非取代烴基、取代或非取代環烴基、取代或非取代芳基以及取代或非取代異芳基。烴基可包含甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、苯乙基、己基以及庚基。環烴基包含環苯乙基以及環己基。烴基或環烴基最好不引起1－30個碳的位阻，但本發明並不限於此。芳基可以是苯基、聯苯基或萘基。並且，芳基可以是異芳基，如吡啶基、聯吡啶基、喹啉基或異喹啉基。

本實施例中，當化學式1的R1－R8被其它取代基取代時，可以有一個或更多個取代基，其選自下述材料組成的群：－CN、硝基、羰基、酰胺基、烴基、烯基、芳基、芳香胺基、雜環基、脂肪環族、－BRR' 、－SiRR' R" 。R、R' 和R" 彼此相似或不同，並且單獨選自C1－C20的烴基、C6－C20的芳基或被C1－C20的烴基取代的C6－C20的芳基。烴基可以是C1－C20，烯基可以是C2－C20。芳基可以是C6－C20，芳香胺基可以是被C6－C20的芳基取代的胺 基。具有上述取代基的化學式1的化合物中，化合物的的特性並不根據依照取代基類型的上述核心結構而改變。當化學式1的R1－R8被其它取代基取代時，本實施例並不指帶取代基是OH的情況。

在化學式1中，R1和R2不同時是氫，並選自下述材料組成的群：氫、取代或非取代芳基、取代或非取代烯基、取代或非取代芳香胺基和取代或非取代雜環基。R3－R6選自下述材料組成的群：氫、取代或非取代芳基、取代或非取代芳香胺基和取代或非取代雜環基。R7選自烴基、苯基、聯苯基和萘基組成的群組。R8選自取代或非取代烴基、取代或非取代芳基或取代或非取代雜環基組成的群組。

在化學式1中，R1、R2和R8選自芳基和雜環基組成的群組，R3－R6是氫，並且R7選自烴基和芳基組成的群組。配體具有5.58 eV的傳導帶和3.153 eV的平衡帶。配體具有降低電位障的效果。

如「第3圖」所示，包含配體的電子傳輸層110的平衡帶112可設置到3.153 eV，導電帶114可設置到5.58 eV。與習知技術電子傳輸層相比這樣可以降低平衡帶112的電位障，因此電子注入層49的更多的電子易於傳輸至發光層45。

因此，在本實施例中，透過混合配體和包含由化學式1代表的咪唑類衍生物的有機物質來形成電子傳輸層110的製程，電位障降低，更多的電子易於注入發光層45。因此，發光層45的發光 效率提高。並且由於電位障降低，有機發光二極體可在較低電壓驅動。此外，由於本實施例的電子傳輸層110透過電子注入層49改善了邊緣表面的特性，因此有機發光二極體的電子注入特性和首次發光壽命都提高。

在本實施例中，如表1所示，在僅使用包含由化學式1代表的咪唑類衍生物的有機物質的每種情況下進行實驗，並且也使用具有不同混合率的配體和包含由化學式1代表的咪唑類衍生物的有機物質的混合物。測量有機發光二極體的特性，其中每個有機發光二極體均具有電子傳輸層並由每種示例樣品形成。

如表1所示，與由化學式1的化合物形成的電子傳輸層相比，驅動電壓降低，發光強度和發光效率增加，並且在化學式1的化合物和配體之間的混合比例為3：1、1：1和1：3時所有電子傳輸層中使用壽命延長。尤其是當化學式1的化合物和配體之間的混合比例為1：1時驅動電壓最低。當化學式1的化合物和配體之間的混合比例為1：3時，發光強度、發光效率和使用壽命最大。因此，在本實施例中，當化學式1的化合物和配體之間的混合比例在30－300%的範圍內時，驅動電壓、發光強度、發光效率和使用壽命都是最佳的。如「第4圖」所示，與第一行由化學式1的化合物形成的電子傳輸層相比，第二行、第三行和第四行的電子傳輸層中首次使用壽命普遍提高，其中化學式1的化合物和配體之間的混合比例分別為3：1、1：1和1：3。

在有機發光二極體的製程中，首先透過圖案化形成第一電極30。然後，使用硬光罩(圖未示)在沉積製程中將空穴注入層41、空穴傳輸層43、發光層45、電子傳輸層110和電子注入層49依次沉積在第一電極30上。

在使用硬光罩的沉積製程中，電子傳輸層110可由配體和化學式1的化合物混合形成。配體的混合比例可以在30－300%的化 學式1的化合物範圍內。第二電極50透過圖案化形成在電子注入層49上。驅動元件由有機發光二極體形成，這樣可以製程有機電致發光顯示裝置。

例如，驅動元件和有機發光二極體可以形成在第一基板上。或者，驅動元件可以形成在第一基板上，而有機發光二極體形成在第二基板上。第一和第二基板可利用封裝材料接合，形成有機電致發光顯示裝置。

如上所述，在本實施例的有機發光二極體和有機電致發光顯示裝置中，由於電子傳輸層由混合預設比例的配體和具有預設化學式的有機物質形成，因此驅動電壓降低並且發光效率和使用壽命提高。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10‧‧‧第一基板

20‧‧‧驅動元件

30‧‧‧第一電極

40、100‧‧‧有機發光單元

41‧‧‧空穴注入層

43‧‧‧空穴傳輸層

45‧‧‧發光層

47、110‧‧‧電子傳輸層

49‧‧‧電子注入層

50‧‧‧第二電極

60‧‧‧有機發光二極體

70‧‧‧第二基板

80‧‧‧封裝材料

112‧‧‧平衡帶

114‧‧‧導電帶

第1圖為習知的有機電致發光顯示裝置的剖面圖；第2圖為第1圖的有機發光二極體的示意圖；第3圖為本發明實施例有機發光二極體的示意圖；以及第4圖為第3圖的有機發光二極體的發光特性示意圖。

30‧‧‧第一電極

41‧‧‧空穴注入層

43‧‧‧空穴傳輸層

45‧‧‧發光層

49‧‧‧電子注入層

50‧‧‧第二電極

100‧‧‧有機發光單元

110‧‧‧電子傳輸層

112‧‧‧平衡帶

114‧‧‧導電帶

Claims (5)

1. 一種有機發光二極體，包含有：一第一電極；一第二電極；以及一有機發光單元，位於該第一電極和該第二電極之間，包含一電子傳輸層，該電子傳輸層由一有機物質與配體(Liq)之混合物形成，其中該有機物質為由化學式1表示之一化合物： 其中在該化學式1中，R1-R6單獨或同時選自下述材料組成的群：氫、取代或非取代烴基、取代或非取代烷氧基、取代或非取代烯基、取代或非取代芳基、取代或非取代芳香胺基、取代或非取代雜環基、取代或非取代脂肪環族、取代或非取代矽族、取代或非取代硼族、氨基、腈基、硝基、鹵族、酰胺基和酯羰基；R7選自下述材料組成的群：取代或非取代烴基、取代或非取代芳基、取代或非取代雜環基、取代或非取代脂肪環族以及取代或非取代矽族；以及R8選自下述材料組成的群：取代或非取代烴基、取代或非取代芳基以及取代或非取 代雜環基，其中該化學式1的化合物和該配體之間的混合比例為1：1，進而該電子傳輸層具有5.58 eV的一傳導帶和3.153 eV的一平衡帶，藉以獲得一最低驅動電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該R1和R2不同時是氫，並選自下述材料組成的群：氫、取代或非取代芳基、取代或非取代烯基、取代或非取代芳香胺基和取代或非取代雜環基；該R3-R6選自下述材料組成的群：氫、取代或非取代芳基、取代或非取代芳香胺基和取代或非取代雜環基；該R7選自烴基、苯基、聯苯基和萘基組成的群組；以及該R8選自取代或非取代烴基、取代或非取代芳基或取代或非取代雜環基組成的群組。
3. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該化合物為咪唑類衍生物。
4. 一種有機電致發光顯示裝置，包含有：一第一基板，該第一基板包含一驅動元件；一第二基板，該第二基板與該第一基板接合；以及一有機發光二極體，位於任意一塊該第一基板或該第二基板上，其包含：一第一電極；一第二電極；以及 一有機發光單元，位於該第一電極和該第二電極之間，包含一電子傳輸層，該電子傳輸層由一有機物質與配體之混合物形成，其中該有機物質為由化學式1表示之一化合物： 其中在該化學式1中，R1-R6單獨或同時選自下述材料組成的群：氫、取代或非取代烴基、取代或非取代烷氧基、取代或非取代烯基、取代或非取代芳基、取代或非取代芳香胺基、取代或非取代雜環基、取代或非取代脂肪環族、取代或非取代矽族、取代或非取代硼族、氨基、腈基、硝基、鹵族、酰胺基和酯羰基；R7選自下述材料組成的群：取代或非取代烴基、取代或非取代芳基、取代或非取代雜環基、取代或非取代脂肪環族以及取代或非取代矽族；以及R8選自下述材料組成的群：取代或非取代烴基、取代或非取代芳基以及取代或非取代雜環基，其中該化學式1的化合物和該配體之間的混合比例為1：1，進而該電子傳輸層具有5.58 eV的一傳導帶和3.153 eV的一平衡帶，藉以獲得一最低驅動電壓。
5. 如申請專利範圍第4項所述之有機電致發光顯示裝置，其中該化合物為咪唑類衍生物。