TWI518958B - 頂發光藍光有機發光二極管及其製造方法 - Google Patents

Description

頂發光藍光有機發光二極管及其製造方法

本發明涉及有機發光二極管技術領域，尤其涉及一種頂發光藍光有機發光二極管及其製造方法。

近年來，有機發光二極管(OLED)已經被廣泛地應用在顯示和照明等領域。由於其具有主動發光、亮度高、視角寬、對比度高、功耗低、厚度薄、響應速度快、製備工藝簡單和成本低，特別是高品質圖像及便攜式、柔性等優點，因此被公認為是下一代平板顯示的主流技術之一。

有機發光二極管技術的最終目標是實現全彩顯示，而全彩顯示要求具有性能優良的RGB三基色發光材料。在現有技術中，綠光有機發光二極管的效率最高，紅光次之，藍光最低，由於藍光的發光亮度、效率、穩定性和色純度都無法與綠光相比，因此導致全彩顯示的應用效率不均衡，從而必須通過較為複雜的面板設計和驅動IC設計來彌補。

通常，根據光的出射方向不同，有機發光二極管可分為底發光有機發光二極管和頂發光有機發光二極管，其中底發光有機發光二極管是從基板方向出射發射光，而頂發光有機發光二極管則是從背向基板的方向出射反射光。為了實現全彩顯示面板的高開口率和色彩飽和度，有機發光二極管經常需要採用頂發光方式且要求有盡可能高的色純度。而相比於底發光有機發光二極管，頂發光的藍光有機發光二極管的發光效率則更低。

圖1為傳統的頂發光有機發光二極管的結構示意圖。如圖所示，傳統的頂發光有機發光二極管採用不透明反射電極(即陽極)11覆蓋在基底(未示出)上，並在反射電極11上依次生長第一空穴注入層12、第二空穴注入層13、空穴傳輸層14、發光層15、電子傳輸層16和透明電極 (即陰極)17，其中由有機發光二極管中的發光層15產生的光一部分會直接穿過電子傳輸層16從頂部的透明電極17射出，而另一部分則會穿過空穴傳輸層14、第二空穴注入層13和第一空穴注入層12出射到反射電極11上，並通過反射電極11反射經頂部的透明電極17射出。由於現有技術中頂發光有機發光二極管多採用Ag、Al等金屬作為反射電極(即陽極)，而這些反射電極對藍光波段的反射率大多在60%以下，因此造成了很大的光損失，導致藍光的發光效率也相對較低。

綜上所述，頂發光藍光有機發光二極管性能的提高，尤其是藍光的發光效率和出光的色純度的提高對於產品的整體性能的提升將會起到很大的推動作用。

本發明針對現有技術中存在的問題，提供一種頂發光藍光有機發光二極管及其製造方法，用以提高藍光的發光效率和出光的色純度。

為實現上述目的，本發明的實施例提供了一種頂發光藍光有機發光二極管，包括：反射電極，用作陽極；空穴注入層，位於所述反射電極上方；發光層，位於所述空穴注入層上方；電子傳輸層，位於所述發光層上方；以及透明電極，位於所述電子傳輸層上方，用作陰極；其中，所述空穴注入層包含酞菁金屬化合物。

本發明的實施例還提供了一種頂發光藍光有機發光二極管製造方法，包括以下步驟：在基底上方設置反射電極，以用作陽極；在所述反射電極上方設置空穴注入層；在所述空穴注入層上方設置發光層；在所述發光層上方設置電子傳輸層；以及在所述電子傳輸層上方設置透明電極，以用作陰極；其中，所述空穴注入層包含酞菁金屬化合物。

綜上所述，本發明的頂發光藍光有機發光二極管借助第二空穴注入層使藍光在傳輸到陽極之前即被反射回去，因而能夠提高頂發光藍光有機發光二極管的發光效率、色純度以及降低驅動電壓，從而提高了產品的全彩顯示的均衡性以及整體性能。

11‧‧‧反射電極

12‧‧‧第一空穴注入層

13‧‧‧第二空穴注入層

14‧‧‧空穴傳輸層

15‧‧‧發光層

16‧‧‧電子傳輸層

17‧‧‧透明電極

21‧‧‧反射電極

22‧‧‧第一空穴注入層

23‧‧‧第二空穴注入層

24‧‧‧空穴傳輸層

25‧‧‧發光層

26‧‧‧電子傳輸層

27‧‧‧透明電極

圖1為傳統的頂發光有機發光二極管的結構示意圖；圖2 為本發明的頂發光藍光有機發光二極管的結構示意圖；以及圖3為本發明的頂發光藍光有機發光二極管製造方法的流程圖。

下面將詳細描述本發明的實施例。應當注意，這裏描述的實施例只用於舉例說明，並不用於限制本發明。

圖2為本發明的頂發光藍光有機發光二極管的結構示意圖。如圖所示，所述頂發光藍光有機發光二極管包括：反射電極21，用作陽極；第二空穴注入層23，位於反射電極21上方；發光層25，位於第二空穴注入層23上方；電子傳輸層26，位於發光層25上方；以及透明電極27，位於電子傳輸層26上方，用作陰極；其中，第二空穴注入層23包含酞菁金屬化合物，且用於反射從發光層25發出的光。

在一個實施例中，頂發光藍光有機發光二極管還包括：位於反射電極21和第二空穴注入層23之間的第一空穴注入層22，和/或位於第二空穴注入層23和發光層25之間的空穴傳輸層24。需要注意的是，第一空穴注入層22和空穴傳輸層24可根據實際需要來進行設置。

具體而言，如果所選用的第二空穴注入層23的藍色的有機半導體材料與陽極21的金屬材料的功函數匹配性較好(需要說明的是，陽極的功函數與藍色材料的HOMO值比較接近時匹配性較好，若差異較大時，則匹配性不好)，則本發明可以省略第一空穴注入層22；相反，如果反射電極21的注入不理想(通常情况下，由於金屬功函數與有機材料的HOMO值存在較大的差異，使電極和有機材料的接觸勢壘較大，從而導致反射電極21的注入不理想)，則可以通過設置第一空穴注入層22來提高空穴的注入；也就是說，在本發明中，可根據藍色的有機半導體材料與陽極金屬材料的功函數匹配性來確定是否需要設置第一空穴注入層22。

至於是否需要在包含酞菁金屬化合物的第二空穴注入層23上設置空穴傳輸層24，主要取决於所選用的有機半導體材料與發光層25的材料之間的能級匹配性，如果匹配性較好，則本發明可以省略空穴傳輸層24；如果匹配性不好，則可以通過設置空穴傳輸層24來獲得較好的匹配性，從而降低激子淬滅現象。需要注意的是，如果需要設置空穴傳輸層24，那 麽其厚度最好控制在100Å至200Å之間。

由於電子和空穴的傳輸特性不同，因此，各層材料需選用符合電子和空穴的傳輸特性、使各個層間搭配良好、以及有利於電子和空穴的傳輸和注入的材料。

具體而言，在一個實施例中，通常反射電極(即陽極)21的材料為選自Ag、Al中的至少一種，發光層25的材料為DPVBi(4,4’-二(2,2’-二苯乙烯基)-1,1’-聯苯)等，電子傳輸層26的材料為Alq3等，透明電極(即陰極)27的材料為Sm、Ag中的至少一種，以及第一空穴注入層22和第二空穴注入層23及空穴傳輸層24的材料為選自NPB(N,N’-二(1-萘基)-N,N’-二苯基-1,1’-聯苯-4,4’-二胺)、TPD(N,N’-二(苯基)-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-聯苯-4,4’-二胺)、F4TCNQ(2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌)、MTDATA(4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)-三苯胺)中的至少一種。

在本發明的實施例中，所述第二空穴注入層23可以由包含酞菁金屬化合物的材料層構成，或者也可以由包含酞菁金屬化合物的材料層和包含選自NPB、TPD、F4TCNQ、MTDATA中的至少一種的材料層構成。

也就是說，第二空穴注入層23的材料應該至少包含藍色系的酞菁金屬化合物的材料，所述酞菁金屬化合物為選自酞菁銅(CuPc)、酞菁鋅(ZnPc)、酞菁氧鈦(TiOPc)、酞菁氧釩(VOPc)、自由酞菁(Pc)中的至少一種。由於這些材料均為摻雜藍色金屬化合物的有機半導體材料材料，因此，當其被蒸鍍或塗佈在第二空穴注入層23上時，能夠將大部分由發光層25產生的藍光反射回去，而將藍光以外的光吸收掉，使得大部分藍光沒有傳輸到反射電極21而直接被第二空穴注入層23反射回去，因此，不僅提高了藍光的發光效率和出光的色純度，也使透明電極27的出光效率得到了明顯增强，發光效率得到了較大提升，從而降低了驅動電壓。

如果第二空穴注入層23由兩層材料層構成，則可以根據實際需要，將包含酞菁金屬化合物的材料層設置在包含選自NPB、TPD、F4TCNQ、MTDATA中的至少一種的材料層的上方或下方，優選為上方。需要注意的是，包含酞菁金屬化合物的材料層的厚度範圍為100nm至200nm 之間，而包含選自NPB、TPD、F4TCNQ、MTDATA中的至少一種的材料層的厚度範圍為10nm至30nm之間。

在該實施例中，為了實現第二空穴注入層23作為內反射層的功用，其厚度須大於100nm，優選地為100nm至200nm之間。需要注意的是，如果厚度太低，則可能會導致第二空穴注入層23對藍光的反射效果不理想。

在傳統的有機發光二極管的結構(參見圖1)中，從發光層15發出的光一部分會直接穿過電子傳輸層16從頂部的透明電極17射出，而另一部分則會穿過空穴傳輸層14、第二空穴注入層13和第一空穴注入層12發射到反射電極11上，並被反射電極11反射而依次穿過第一空穴注入層12、第二空穴注入層13、空穴傳輸層14、發光層15、電子傳輸層16等，並經頂部的透明電極17射出；也就是說，在傳統的有機發光二極管中，是通過反射電極11來反射從發光層15發出的光的。而在本發明中則是通過第二空穴注入層23來反射從發光層25發出的光。

綜上所述，本發明的頂發光藍光有機發光二極管可以省略第一空穴注入層和空穴傳輸層，因此在厚度上更薄，從而使製備工藝更簡單，製造成本更低；此外，包含有藍色金屬化合物的有機半導體材料的第二空穴注入層能夠提高藍光的發光效率和出光的色純度，從而使陰極的出光效率明顯增强，發光效率得到較大提升，從而降低了驅動電壓。

圖3為本發明的頂發光藍光有機發光二極管的製造方法的流程圖。如圖所示，該製造方法包括以下步驟：在基底上方設置反射電極，以用作陽極；在所述反射電極上方設置第二空穴注入層；在所述第二空穴注入層上方設置發光層；在所述發光層上方設置電子傳輸層；以及在所述電子傳輸層上方設置透明電極，以用作陰極；其中，所述第二空穴注入層包含酞菁金屬化合物。

根據本發明的實施例，還可以根據第二空穴注入層23的藍色的有機半導體材料與陽極21的金屬材料之間的功函數匹配性來選擇性地設置第一空穴注入層22；以及根據第二空穴注入層23的藍色的有機半導體材料與發光層25的材料之間的能級匹配性來選擇性地設置空穴傳輸層24。

在本發明的實施例中，可通過傳統的蒸鍍或塗佈工藝依次形成反射電極(即陽極)、第二空穴注入層、發光層、電子傳輸層、透明電極(即陰極)、第一空穴注入層和空穴傳輸層等。

在對所述各層的蒸鍍或塗佈之後，便完成了OLED器件的製備，最後對OLED器件進行封裝，從而形成完整的OLED產品。

此外，由於在上文中已經對第二空穴注入層及其他各層的結構、材料和功能等進行了詳細描述，故在此不予贅述。

綜上所述，本發明的頂發光藍光有機發光二極管及其製造方法能夠提高頂發光藍光有機發光二極管的發光效率、色純度以及降低驅動電壓，從而進一步提高產品的整體性能。

雖然已參照典型實施例描述了本發明，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在隨附申請專利範圍所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入申請專利範圍或其等效範圍內的全部變化和改型都應為隨附申請專利範圍所涵蓋。

21‧‧‧反射電極

22‧‧‧第一空穴注入層

23‧‧‧第二空穴注入層

24‧‧‧空穴傳輸層

25‧‧‧發光層

26‧‧‧電子傳輸層

27‧‧‧透明電極

Claims (12)

1. 一種頂發光藍光有機發光二極管，包括：反射電極，用作陽極；空穴注入層，位於所述反射電極上方，所述空穴注入層包括第二空穴注入層，其中所述第二空穴注入層的厚度大於100nm；發光層，位於所述空穴注入層上方；電子傳輸層，位於所述發光層上方；以及透明電極，位於所述電子傳輸層上方，用作陰極；其中，所述空穴注入層包含酞菁金屬化合物。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的頂發光藍光有機發光二極管，其中，所述空穴注入層還包括第一空穴注入層，所述第一空穴注入層位於所述反射電極和所述第二空穴注入層之間，所述酞菁金屬化合物包含於所述第二空穴注入層中。
3. 根據申請專利範圍第2項所述的頂發光藍光有機發光二極管，還包括：空穴傳輸層，位於所述第二空穴注入層和所述發光層之間。
4. 根據申請專利範圍第2項所述的頂發光藍光有機發光二極管，其中，所述第二空穴注入層由包含酞菁金屬化合物的材料層構成，或者由包含酞菁金屬化合物的材料層和包含選自NPB(N,N’-二(1-萘基)-N,N’-二苯基-1,1’-聯苯-4,4’-二胺)、TPD(N,N’-二(苯基)-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-聯苯-4,4’-二胺)、F4TCNQ(2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌)、MTDATA(4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)-三苯胺)中的至少一種的材料層構成。
5. 根據申請專利範圍第1或4項所述的頂發光藍光有機發光二極管，其中，所述酞菁金屬化合物為選自酞菁銅、酞菁鋅、酞菁氧鈦、酞菁氧釩、自由酞菁中的至少一種。
6. 根據申請專利範圍第2或4項所述的頂發光藍光有機發光二極管，其中，所述第二空穴注入層用於反射從所述發光層發出的光。
7. 根據申請專利範圍第1項所述的頂發光藍光有機發光二極管，其中，所述第二空穴注入層的厚度優選為100nm至200nm之間。
8. 一種頂發光藍光有機發光二極管的製造方法，包括以下步驟： 在基底上方設置反射電極，以用作陽極；在所述反射電極上方設置空穴注入層，所述空穴注入層包括第二空穴注入層，其中所述第二空穴注入層的厚度大於100nm；在所述空穴注入層上方設置發光層；在所述發光層上方設置電子傳輸層；以及在所述電子傳輸層上方設置透明電極，以用作陰極；其中，所述空穴注入層包含酞菁金屬化合物。
9. 根據申請專利範圍第8項所述的頂發光藍光有機發光二極管的製造方法，其中，所述空穴注入層還包括第一空穴注入層，在所述反射電極和所述第二空穴注入層之間設置所述第一空穴注入層，所述酞菁金屬化合物包含於所述第二空穴注入層中。
10. 根據申請專利範圍第9項所述的頂發光藍光有機發光二極管的製造方法，還包括：在所述第二空穴注入層和所述發光層之間設置空穴傳輸層。
11. 根據申請專利範圍第9項所述的頂發光藍光有機發光二極管的製造方法，其中，所述第二空穴注入層由包含酞菁金屬化合物的材料層構成，或者由包含酞菁金屬化合物的材料層和包含選自NPB(N,N’-二(1-萘基)-N,N’-二苯基-1,1’-聯苯-4,4’-二胺)、TPD(N,N’-二(苯基)-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-聯苯-4,4’-二胺)、F4TCNQ(2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌)、MTDATA(4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)-三苯胺)中的至少一種的材料層構成。
12. 根據申請專利範圍第10項所述的頂發光藍光有機發光二極管的製造方法，其中，通過蒸鍍或塗佈工藝依次形成所述反射電極、所述第一和第二空穴注入層、所述空穴傳輸層、所述發光層、所述電子傳輸層和所述透明電極。