專利名稱：有機(jī)發(fā)光二極管及包含該有機(jī)發(fā)光二極管的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)電激發(fā)光單元，特別是涉及一種有機(jī)發(fā)光二極管及包含該有機(jī)發(fā)光二極管的顯示裝置。
背景技術(shù)：
電激發(fā)光的原理為一有機(jī)半導(dǎo)體薄膜元件，在外加電場(chǎng)作用下，電子與空穴分別由陰極與陽(yáng)極注入，并在此元件中進(jìn)行傳遞，當(dāng)電子、空穴在發(fā)光層相遇后，電子及空穴再結(jié)合(recombination)形成一激發(fā)子(exciton)，激發(fā)子在電場(chǎng)作用下將能量傳遞給發(fā)光分子，發(fā)光分子便將能量以光的形式釋放出來(lái)。一般簡(jiǎn)單的元件結(jié)構(gòu)為在陽(yáng)極(indium tin oxide，ITO)上蒸鍍空穴傳輸層(hole transport layer)，接著蒸鍍發(fā)光層(emitter)，再蒸鍍空穴阻擋層(holeblocking layer)及電子傳輸層(electron transport layer)，最后于電子傳輸層上蒸鍍電極作為陰極。也有一些多層結(jié)構(gòu)元件，是將適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)材料蒸鍍于陽(yáng)極與空穴傳輸材料之間，當(dāng)作空穴注入層(hole injection layer)或是在陰極與電子傳輸材料之間，當(dāng)作電子注入層(electron injection layer)，藉以提高載流子注入效率，進(jìn)而達(dá)到降低驅(qū)動(dòng)電壓及增加載流子再結(jié)合機(jī)率。
目前市面上可攜式商品以有機(jī)發(fā)光二極管(organic light emitting diode，OLED)為主流，然而，一些新穎技術(shù)，例如串聯(lián)(tandem)、頂部發(fā)光(top-emitting)或倒置結(jié)構(gòu)等均會(huì)使元件的操作電壓升高，因此，如何透過(guò)強(qiáng)力的載流子傳輸材料來(lái)降低元件操作電壓為現(xiàn)階段OLED的重要開(kāi)發(fā)目標(biāo)。目前，最有效的作法在電子傳輸材料中摻入高活性的堿金屬或堿土族金屬，如鋰或銫，以形成陰離子自由基(radical anions)或電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合體(chargetransfer complexes)，使元件的操作電壓得以下降。摻雜鋰金屬的電子傳輸薄膜的導(dǎo)電度較未摻雜的薄膜大了約5個(gè)級(jí)數(shù)以上，可高達(dá)大體3×10-5S/cm。
依照上述，藉由摻雜高活性堿金屬或堿土族金屬而形成的電子傳輸材料稱為摻雜型電子傳輸材料，其中傳輸主體可為有機(jī)或無(wú)機(jī)材料，有機(jī)材料例如為Alq3或BPhen，而無(wú)機(jī)材料例如為氧化錳或氧化鎢。
無(wú)論傳輸主體是有機(jī)或無(wú)機(jī)材料，在摻雜堿金屬或堿土族族金屬后都能得到非常良好的導(dǎo)電性。然而，此項(xiàng)技術(shù)最大的缺點(diǎn)在于當(dāng)做摻雜物的高活性金屬的原子太小，在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，金屬離子很容易擴(kuò)散至隔壁的發(fā)光層，一旦發(fā)生金屬擴(kuò)散的現(xiàn)象，這些離子在發(fā)光過(guò)程中極有可能會(huì)劇烈地淬熄原本在發(fā)光層中產(chǎn)生的光子，導(dǎo)致元件的發(fā)光效率大幅下降。此外，高活性的金屬離子也可能與發(fā)光層中的有機(jī)成份進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而形成錯(cuò)合物，如此一來(lái)，不但破壞原本有機(jī)發(fā)光體的發(fā)光特性，這些錯(cuò)合物也可能形成帶電載流子的陷阱，使元件的操作電壓上升。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種有機(jī)發(fā)光二極管，包括一陰極與一陽(yáng)極，一發(fā)光層，設(shè)置于該陰極與該陽(yáng)極之間，一摻雜型電子傳輸層，設(shè)置于該陰極與該發(fā)光層之間，以及一金屬離子捕捉層，設(shè)置于該摻雜型電子傳輸層與該發(fā)光層之間，以捕捉來(lái)自該摻雜型電子傳輸層的金屬離子。
本發(fā)明還提供一種顯示裝置，包括一如上述的有機(jī)發(fā)光二極管。
為使本發(fā)明的上述目的、特征能更明顯易懂，以下配合附圖以及優(yōu)選實(shí)施例，以更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖2為本發(fā)明顯示裝置結(jié)構(gòu)的上視圖。
圖3顯示本發(fā)明有機(jī)發(fā)光二極管電壓-電流密度的關(guān)系圖。
圖4顯示本發(fā)明有機(jī)發(fā)光二極管電壓-發(fā)光亮度的關(guān)系圖。
簡(jiǎn)單符號(hào)說(shuō)明10～有機(jī)發(fā)光二極管；12～陽(yáng)極；14～空穴注入層；16～空穴傳輸層；18～發(fā)光層；20～金屬離子捕捉層；22～摻雜型電子傳輸層；24～電子注入層；26～陰極；100～顯示裝置；120～有機(jī)發(fā)光二極管；140～驅(qū)動(dòng)電路。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種有機(jī)發(fā)光二極管，包括一陰極與一陽(yáng)極，一發(fā)光層，設(shè)置于陰極與陽(yáng)極之間，一摻雜型電子傳輸層，設(shè)置于陰極與發(fā)光層之間，以及一金屬離子捕捉層，設(shè)置于摻雜型電子傳輸層與發(fā)光層之間，以捕捉來(lái)自摻雜型電子傳輸層的金屬離子。
陰極與陽(yáng)極中至少一者須為一透明電極，另一者可為金屬、金屬合金或透明金屬氧化物，此即表示兩電極的材料可相同或不同，其中金屬可為鋁、鈣、銀、鎳、鉻、鈦、或鎂，金屬合金可為鎂銀合金，透明金屬氧化物可為銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide，IZO)、鎘錫氧化物(cadmium tin oxide，CTO)、金屬偶氮(metallized AZO)、氧化鋅(zincoxide，ZnO)、氮化銦(indium nitride，InN)或氧化錫(stannum dioxide，SnO2)。
發(fā)光層可由熒光或磷光發(fā)光材所構(gòu)成，其厚度大約介于50～2000埃。摻雜型電子傳輸層可由摻雜堿金屬族或堿土族金屬的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料所組成，例如摻雜鋰金屬的氧化錳。金屬離子捕捉層可由能與金屬離子產(chǎn)生螯合作用的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料所組成，例如Bphen(bathophenanthroline)，其厚度大約介于10～500埃，用來(lái)捕捉來(lái)自摻雜型電子傳輸層的金屬離子，例如堿金屬族或堿土族離子。本發(fā)明使用在金屬離子捕捉層的材料并不限于上述化合物，只要其能與金屬離子產(chǎn)生螯合作用者均適用于本發(fā)明，優(yōu)選為分子中具有未共享電子對(duì)可與金屬離子形成混成軌域且具有例如為酚基(phenyl)的巨大基團(tuán)(bulky groups)可避免金屬離子脫離。
以下藉由BPhen分子與鋰金屬形成的螯合作用為范例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的特征。
BPhen 分子具有兩個(gè)擁有未共享電子對(duì)的氮原子以及兩個(gè)大體積的酚基基團(tuán)。本發(fā)明即是利用此兩氮原子上未共享電子對(duì)可與鋰金屬外層空軌域形成混成軌域的特性，使一單位的BPhen分子與一單位的鋰金屬離子可彼此螯合形成錯(cuò)合物，因此，當(dāng)含BPhen分子的金屬離子捕捉層插在摻雜型電子傳輸層及發(fā)光層之間時(shí)，受電場(chǎng)影響而自摻雜型電子傳輸層擴(kuò)散出來(lái)的金屬離子便會(huì)在抵達(dá)發(fā)光層之前遭BPhen分子捕捉，且被兩個(gè)酚基基團(tuán)包圍而牢牢嵌在BPhen分子上，如此便有效解決了發(fā)光層中光子易被擴(kuò)散金屬離子淬熄(quench)的現(xiàn)象，提高發(fā)光效率，并避免的前金屬離子可能與發(fā)光材形成帶電載流子陷阱(carrier trap)的機(jī)會(huì)，大幅降低操作電壓。
本發(fā)明有機(jī)發(fā)光二極管除上述結(jié)構(gòu)外，尚可包括設(shè)置于陽(yáng)極與發(fā)光層之間的空穴注入層或空穴傳輸層，以及設(shè)置于陰極與發(fā)光層之間的電子注入層?？昭ㄗ⑷雽涌蔀榉?xì)渚酆衔铩?porphyrin)衍生物或摻雜p-型摻質(zhì)的雙胺(p-doped diamine)衍生物，而衍生物可為酞菁金屬(metallophthalocyanine)衍生物，例如為酞菁銅(copper phthalocyanine)。
空穴傳輸層可為雙胺聚合物，而雙胺衍生物可為N，N’-bis(1-naphyl)-N，N’-diphenyl-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine(NPB)、N，N’-Diphenyl-N，N’-bis(3-methylphenyl)-(1，1’-biphenyl)-4，4’-diamine(TPD)、2T-NATA或其衍生物，且空穴傳輸層的厚度大約介于50～5000埃。
電子注入層可為堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物、堿金屬氧化物或金屬碳酸化合物，例如為氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、氟化鈉(NaF)、氟化鈣(CaF2)、氧化鋰(Li2O)、氧化銫(Cs2O)、氧化鈉(Na2O)、碳酸鋰(Li2CO3)、碳酸銫(Cs2CO3)或碳酸鈉(Na2CO3)，且電子注入層的厚度大約介于5～50埃。
本發(fā)明還提供一種顯示裝置，包括一如上述的有機(jī)發(fā)光二極管。
上述顯示裝置中可包括一驅(qū)動(dòng)電路，耦接至有機(jī)發(fā)光二極管，以驅(qū)動(dòng)有機(jī)發(fā)光二極管，而驅(qū)動(dòng)電路可包括一薄膜晶體管。
請(qǐng)參閱圖1，說(shuō)明本發(fā)明有機(jī)發(fā)光二極管10的詳細(xì)構(gòu)成，有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)10依序至少包括一陽(yáng)極12、一空穴注入層14、一空穴傳輸層16、一發(fā)光層18、一金屬離子捕捉層20、一摻雜型電子傳輸層22、一電子注入層24以及一陰極26，其中金屬離子捕捉層20可捕捉來(lái)自摻雜型電子傳輸層22的金屬離子。
請(qǐng)續(xù)參閱圖1，說(shuō)明本發(fā)明有機(jī)發(fā)光二極管的制作，首先，提供一陽(yáng)極12，之后，依序蒸鍍空穴注入層14、空穴傳輸層16、發(fā)光層18、金屬離子捕捉層20、摻雜型電子傳輸層22、一電子注入層24與陰極26，進(jìn)行封裝后，即完成此元件制作。
請(qǐng)參閱圖2，說(shuō)明本發(fā)明顯示裝置100的詳細(xì)構(gòu)成，顯示裝置結(jié)構(gòu)100上至少包括一有機(jī)發(fā)光二極管120與一驅(qū)動(dòng)電路140，其中驅(qū)動(dòng)電路140耦接至有機(jī)發(fā)光二極管120以驅(qū)動(dòng)有機(jī)發(fā)光二極管120。
顯示裝置可包括計(jì)算機(jī)屏幕、平面電視及監(jiān)控屏幕、移動(dòng)電話、掌上型游戲裝置、數(shù)碼相機(jī)(digital camera，DC)、數(shù)碼攝錄像機(jī)(digital video，DV)、數(shù)字撥放裝置、個(gè)人數(shù)字助理(personal digital assistant，PDA)、筆記型計(jì)算機(jī)(notebook)或平板式計(jì)算機(jī)(Table PC)，而本發(fā)明以移動(dòng)電話為例作說(shuō)明。
以下藉由多個(gè)實(shí)施例以更進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例現(xiàn)有技術(shù)的比較實(shí)施例請(qǐng)參閱圖1，說(shuō)明一有機(jī)發(fā)光二極管(元件A)的制作，首先，提供一氧化銦錫(Indium-tin-oxide，ITO)陽(yáng)極12并以紫外線臭氧處理之，接著，在ITO陽(yáng)極12上蒸鍍銅苯二甲素(copper phthalocyanine)作為一空穴注入層14，之后，在空穴注入層14上蒸鍍NPB(4，4’-bis[N-(naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)作為一空穴傳輸層16，接著，在空穴傳輸層16上共蒸鍍Alq3(tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(III))與發(fā)光體C-545T作為一發(fā)光層(light emitting layer)18，之后，在發(fā)光層18上蒸鍍BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolato)(para-phenylphenolato)aluminum(III))作為金屬離子捕捉層20，接著，在金屬離子捕捉層20上共蒸鍍氧化錳與鋰金屬作為一摻雜型電子傳輸層22，之后，在摻雜型電子傳輸層22上蒸鍍氟化鋰(LiF)作為一電子注入層24，最后，在電子注入層24上鍍上鋁(Al)金屬作為一陰極26，進(jìn)行封裝后，即完成一有機(jī)發(fā)光二極管10的制作。
本發(fā)明的實(shí)施例請(qǐng)參閱圖1，說(shuō)明一有機(jī)發(fā)光二極管(元件B)的制作，首先，提供一氧化銦錫(Indium-tin-oxide，ITO)陽(yáng)極12并以紫外線臭氧處理之，接著，在ITO陽(yáng)極12上蒸鍍銅苯二甲素(copper phthalocyanine)作為一空穴注入層14，之后，在空穴注入層14上蒸鍍NPB(4，4’-bis[N-(naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)作為一空穴傳輸層16，接著，在空穴傳輸層16上共蒸鍍Alq3(tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(III))與發(fā)光體C-545T作為一發(fā)光層(light emitting layer)18，之后，在發(fā)光層18上蒸鍍BPhen(bathophenanthroline)作為金屬離子捕捉層20，接著，在金屬離子捕捉層20上共蒸鍍氧化錳與鋰金屬作為一摻雜型電子傳輸層22，之后，在摻雜型電子傳輸層22上蒸鍍氟化鋰(LiF)作為一電子注入層24，最后，在電子注入層24上鍍上鋁(Al)金屬作為一陰極26，進(jìn)行封裝后，即完成一有機(jī)發(fā)光二極管10的制作。
請(qǐng)參閱圖3，觀察元件操作電壓與注入電流密度的關(guān)系。由圖中可看出，在固定電流密度為20毫安/平方厘米的情況下，元件A的操作電壓為9伏特，而元件B僅為4伏特，相較之下，本發(fā)明制作的有機(jī)發(fā)光二極管足足節(jié)省了5伏特之多，可見(jiàn)在摻雜型電子傳輸層與發(fā)光層之間插入內(nèi)含具有金屬螯合能力的BPhen分子的金屬離子捕捉層，可使元件具有極佳的電子注入能力，大幅降低其操作電壓。
請(qǐng)參閱圖4，續(xù)觀察元件操作電壓與發(fā)光亮度的關(guān)系。由圖中可看出，若欲得到1000cd/m2的發(fā)光亮度，元件A須施予9伏特的操作電壓，而元件B僅須提供4伏特的操作電壓即可，相較之下，亦節(jié)省了5伏特，足見(jiàn)本發(fā)明制作的元件亦具有極高的發(fā)光效率，為一高亮度的有機(jī)發(fā)光二極管。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)發(fā)光二極管，包括一陰極與一陽(yáng)極；一發(fā)光層，設(shè)置于該陰極與該陽(yáng)極之間；一摻雜型電子傳輸層，設(shè)置于該陰極與該發(fā)光層之間；以及一金屬離子捕捉層，設(shè)置于該摻雜型電子傳輸層與該發(fā)光層之間，以捕捉來(lái)自該摻雜型電子傳輸層的金屬離子。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中該陰極與該陽(yáng)極的至少一者為一透明電極。
3.如權(quán)利要求2所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中該陰極與該陽(yáng)極包含金屬、金屬合金或透明金屬氧化物。
4.如權(quán)利要求2所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中該陰極與該陽(yáng)極的材料相同。
5.如權(quán)利要求2所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中該陰極與該陽(yáng)極的材料不同。
6.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中該發(fā)光層為熒光或磷光發(fā)光材料。
7.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中該摻雜型電子傳輸層由摻雜堿金屬族或堿土族的有機(jī)材料所組成。
8.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中該摻雜型電子傳輸層由摻雜堿金屬族或堿土族的無(wú)機(jī)材料所組成。
9.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中來(lái)自該摻雜型電子傳輸層的金屬離子包括堿金屬族或堿土族離子。
10.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中該金屬離子捕捉層能與金屬離子產(chǎn)生螯合作用的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料所組成。
11.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中該金屬離子捕捉層由BPhen(bathophenanthroline)所組成。
12.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管，還包括至少其中的一空穴注入層或一空穴傳輸層，設(shè)置于該陽(yáng)極與該發(fā)光層之間。
13.如權(quán)利要求12所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中該空穴注入層由碳?xì)浞酆衔铩?porphyrin)衍生物或p-型雙氨(diamine)衍生物所組成。
14.如權(quán)利要求12所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中該空穴傳輸層由雙氨衍生物所組成。
15.一種顯示裝置，包含如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機(jī)發(fā)光二極管，包括一陰極與一陽(yáng)極，一發(fā)光層，設(shè)置于該陰極與該陽(yáng)極之間，一摻雜型電子傳輸層，設(shè)置于該陰極與該發(fā)光層之間，以及一金屬離子捕捉層，設(shè)置于該摻雜型電子傳輸層與該發(fā)光層之間，以捕捉來(lái)自該摻雜型電子傳輸層的金屬離子。本發(fā)明亦提供一種包含該有機(jī)發(fā)光二極管的顯示裝置。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1649184SQ20051005300
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者劉醕炘 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司