專利名稱：有機電激發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機電激發(fā)光元件(OLED)，尤其涉及一種將空穴傳導材料、磷光材料摻雜于有機材料中以作為發(fā)光層的有機電激發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
信息通訊產(chǎn)業(yè)已成為現(xiàn)今的主流產(chǎn)業(yè)，特別是便攜式的各式通訊顯示產(chǎn)品更是發(fā)展的重點，而平面顯示器作為人們進行信息溝通的界面，顯得特別重要?，F(xiàn)在應(yīng)用在平面顯示器的技術(shù)主要有下列幾種等離子體顯示器(Plasma Display Panel，PDP)、液晶顯示器(LiquidCrystal Display，LCD)、無機電激發(fā)光顯示器(Electro-luminescentDisplay)、發(fā)光二極管數(shù)組顯示器(Light Emitting Diode，LED)、真空螢光顯示器(Vacuum Fluorescent Display)、場致發(fā)射顯示器(FieldEmission Display，F(xiàn)ED)以及電變色顯示器(Electro-caromic Display)等。然而，與其它平面顯示技術(shù)相比，有機電激發(fā)光顯示器以其自發(fā)光、無視角依存、省電、制作簡易、低成本、低操作溫度范圍、高反應(yīng)速度以及全彩化等優(yōu)點而具有極大的應(yīng)用潛力，可望成為下一代的平面顯示器的主流。
有機電激發(fā)光元件是一種利用有機官能性材料(organicfunctional materials)的自發(fā)光特性來達到顯示效果的元件，可依照有機官能性材料的分子量不同分為小分子有機發(fā)光元件(smallmolecule OLED，SM-OLED)與高分子有機發(fā)光元件(polymerlight-emitting device，PLED)兩大類。
對于有機電激發(fā)光元件而言，其亮度與發(fā)光效率是很重要的，所以，如何增加有機發(fā)光二極管的亮度和效率是當前重要的課題。
目前有機電激發(fā)光元件中的發(fā)光層多采用螢光材料，但以螢光材料作為發(fā)光層并無法達到理想的亮度與發(fā)光效率，因此，利用磷光材料發(fā)光的技術(shù)被相繼提出。一般常見的磷光材料發(fā)光方式可大致分為兩種(1)直接以磷光材料作為發(fā)光層。此方式將會使得元件本身的發(fā)光效率(cd/A)隨著電壓或電流的增加而快速衰減，且其色坐標會隨著亮度上升而發(fā)生改變。況且，一般使用磷光材料作為發(fā)光層的元件并無法在較低的電壓下達到所需的亮度。
(2)將磷光材料(Guest)以1％～10％的比例摻雜于其它發(fā)光材料(Host)中作為發(fā)光層，利用發(fā)光材料(Host)產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移(energytransfer)來使得磷光材料(Guest)發(fā)光，其色坐標也會隨著亮度上升而發(fā)生改變，這種方式對亮度與發(fā)光效率的提升十分有限。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光層以及應(yīng)用此發(fā)光層的有機電激發(fā)光元件，其可有效地提升亮度以及發(fā)光效率。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種發(fā)光層以及應(yīng)用此發(fā)光層的有機電激發(fā)光元件，其可使得色坐標與發(fā)光效率不會隨著電壓或電流的上升而下降，以改善色坐標與發(fā)光效率的衰減率。
為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)光層，它是一種摻雜有空穴傳導材料與磷光材料的有機材料，且空穴傳導材料與磷光材料的摻雜濃度介于40％～60％重量百分比之間。其中，有機材料例如小分子的有機材料或是高分子的有機材料，其材質(zhì)例如為具有Isoquinoline取代基的銥絡(luò)合物?？昭▊鲗Р牧侠鐬镹PB、TPD、TCTA等具有三苯基胺結(jié)構(gòu)的材料。空穴阻擋層的材質(zhì)例如為BCP、Balq、TAZ、TPBI等。
本發(fā)明還提供了一種有機電激發(fā)光元件，其主要由基板、陽極層、發(fā)光層、空穴阻擋層以及陰極層構(gòu)成。其中，陽極層配置于基板上；發(fā)光層配置于陽極層上；空穴阻擋層配置于發(fā)光層上；而陰極層配置于空穴阻擋層上。此外，上述發(fā)光層為一種摻雜有空穴傳導材料與磷光材料的有機材料，且空穴傳導材料與磷光材料的摻雜濃度介于40％～60％重量百分比之間。
本發(fā)明將摻雜有空穴傳導材料、具有磷光性質(zhì)的有機材料作為有機電激發(fā)光元件的發(fā)光層，對于元件在亮度、發(fā)光效率上有所提升，能夠讓元件的色坐標與發(fā)光效率的衰減率有所改善，而且，空穴阻擋層可將空穴局限于發(fā)光層中，使得空穴和電子在發(fā)光層內(nèi)結(jié)合的機率大幅提高，進而提升元件的發(fā)光效率。


圖1表示本發(fā)明的有機電激發(fā)光元件的剖面示意圖；圖2表示本發(fā)明的有機電激發(fā)光元件中亮度與發(fā)光效率的關(guān)系圖；圖3表示本發(fā)明的有機電激發(fā)光元件中色坐標與電壓的關(guān)系圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖，并以實施例詳細說明本發(fā)明的有機電激發(fā)光元件的原理及特點。
一般的電激發(fā)光機制中，光的呈現(xiàn)方式有兩種，一種是激發(fā)態(tài)電子自旋結(jié)構(gòu)為單重態(tài)(Singlet)，另一種是激發(fā)態(tài)電子自旋結(jié)構(gòu)為三重態(tài)(Triplet)。當激發(fā)態(tài)電子自旋結(jié)構(gòu)為單重態(tài)時，所釋放出來的光稱為螢光(Fluorescence)，其結(jié)構(gòu)為S1→S0+hv當激發(fā)態(tài)電子自旋結(jié)構(gòu)為三重態(tài)時，所釋放出來的光稱為磷光(Phosphorescence)，其結(jié)構(gòu)為T1→S0+hv電激發(fā)光的外部量子效率ψEL＝xψfηrηe。其中，x為激發(fā)態(tài)電子自旋量子數(shù)；ψf為電荷注入發(fā)光層效率；ηr為電子和空穴再結(jié)合效率；而ηe為光子的轉(zhuǎn)換效率。
在激發(fā)態(tài)電子自旋結(jié)構(gòu)為單重態(tài)的情況下，電子自旋量子數(shù)x為0.25，假設(shè)整個發(fā)光過程的各種效率均為100％，則實際可得到最大的外部量子效率只有25％。相反的，在激發(fā)態(tài)電子自旋結(jié)構(gòu)為三重態(tài)的情況下，電子自旋量子數(shù)x為0.75，假設(shè)整個發(fā)光過程的各種效率均為100％，則實際可得到最大的外部量子效率將可高達75％。由上述可知，使用磷光材料作為發(fā)光材料將可獲得較高的發(fā)光效率。
本實施例的有機電激發(fā)光元件是利用磷光材料來發(fā)光的，從而獲得較佳的發(fā)光效率。此外，本實施例針對現(xiàn)有的兩種發(fā)光方式的缺點進行改進，進而改善發(fā)光效率(cd/A)隨著電壓或電流的增加快速衰減、色坐標隨著亮度上升發(fā)生改變，以及亮度與發(fā)光效率不好等問題。
圖1表示本發(fā)明的較佳實施例的有機電激發(fā)光元件的剖面示意圖。如圖1所示，本實施例的有機電激發(fā)光元件主要設(shè)在一塊基板100上，此基板100例如為玻璃基板、塑料基板及柔性(flexible)基板等透明基板?；?00上配置有陽極層102、發(fā)光層104、陰極層106、空穴注入層108(Hole Injecting Layer，HIL)、空穴傳導層110(HoleTransporting Layer，HTL)、電子注入層112(Electron InjectingLayer，EIL)、電子傳導層l14(Electron Transporting Layer，ETL)，以及空穴阻擋層116(Hole Blocking Layer，HBL)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以知道，上述的空穴注入層108、空穴傳導層110、電子注入層112、電子傳導層114以及空穴阻擋層116可視需求而省略其配置。
以下針對上述各膜層的相對位置、型態(tài)以及材質(zhì)作進一步的說明?；?00上的陽極層102例如為多個條狀的透明電極，其材質(zhì)例如為銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁鋅氧化物等透明材質(zhì)；空穴注入層108覆蓋于陽極層102上，其材質(zhì)例如為CuPc、m-MTDATA等材料；空穴傳導層110配置于空穴注入層108上，其材質(zhì)例如為NPB、TPD、TCTA等具有三苯基胺架構(gòu)的材料。
發(fā)光層104配置于空穴傳導層110上，發(fā)光層104是摻雜有空穴傳導材料104b以及具有磷光性質(zhì)的有機材料104a。其中，有機材料104a例如是小分子的有機材料或是高分子的有機材料，其材質(zhì)例如為具有Isoquinoline取代基的銥絡(luò)合物；空穴傳導材料104b例如為NPB、TPD、TCTA等具有三苯基胺結(jié)構(gòu)的材料。此外，發(fā)光層104內(nèi)空穴傳導材料與磷光材料的摻雜濃度例如是40％～60％重量百分比之間。
空穴阻擋層116配置于發(fā)光層104上，其材質(zhì)例如為BCP、Balq、TAZ、TPBI等，此空穴阻擋層116主要功能是將空穴局限在發(fā)光層104中，以增進發(fā)光效率；電子傳導層114配置于空穴阻擋層116上，其材質(zhì)例如為A1Q、BeBq2等金屬絡(luò)合物及PBD、TAZ、TPBI等雜環(huán)化合物；電子注入層112配置于電子傳導層114上；陰極層106配置于電子注入層112上，陰極層106例如為多個條狀之金屬電極，而其材質(zhì)例如為鋁、鈣、鎂銀合金等導體材料。
以下針對有機電激發(fā)光元件的發(fā)光機制進一步說明。在有機電激發(fā)光元件的陽極層102與陰極層106連接至一定電壓之后，由于電場的作用，電子會由陰極層106注入到發(fā)光層104的LUMO層而形成負粒子，空穴則會由陽極層102注入到發(fā)光層104的HOMO層而形成正粒子。正粒子與負粒子分別往相對方向移動，在發(fā)光層104內(nèi)結(jié)合形成單態(tài)激子(exciton)，發(fā)光層104內(nèi)部分的單態(tài)激子會以電激發(fā)光的方式釋放出多余能量以回到基態(tài)。
本實施例中，由于空穴傳導材料104b與具有磷光性質(zhì)的有機材料104a相比具有較低HOMO，故未與電子結(jié)合(recombination)的多余空穴便會被阻陷(trap)在發(fā)光層104中的空穴傳導材料104b內(nèi)，發(fā)生所謂空穴俘獲(Hole trapping)的情形。由于空穴俘獲的緣故，被限制在發(fā)光層104中的空穴與電子在此結(jié)合的機率增加(單態(tài)激子形成的機率增加)，故本實施例可利用摻雜于發(fā)光層104中的空穴傳導材料104b來限制空穴的位置，進而達到改善磷光材料的色坐標、降低發(fā)光效率的衰減率、提高發(fā)光效率與亮度等目的。除此之外，本實施例的色坐標并不會隨著電壓的上升而大幅改變。
圖2表示本發(fā)明的較佳實施例的有機電激發(fā)光元件中亮度與發(fā)光效率的關(guān)系圖，而圖3圖表示本發(fā)明的較佳實施例的有機電激發(fā)光元件中色坐標與電壓的關(guān)系圖。由圖2所示可知，本實施例可使得元件的發(fā)光效率達到最高，且令元件的發(fā)光效率衰減率降低。而由圖3可知，本實施例的色坐標并不會因電壓的上升而有大幅度的改變。
以上所述只是本發(fā)明的有機電激發(fā)光元件的較佳實施例，并不構(gòu)成對本發(fā)明的實質(zhì)技術(shù)內(nèi)容范圍的限制。本發(fā)明的有機電激發(fā)光元件其實質(zhì)技術(shù)內(nèi)容廣義地定義于本發(fā)明的權(quán)利要求書中，任何他人所完成的技術(shù)實體或方法，若與本發(fā)明的權(quán)利要求所定義的完全相同，或為等效的變更，均被視為涵蓋于本發(fā)明的保護范圍中。
權(quán)利要求
1.一種有機電激發(fā)光元件，其特征在于，包括基板；陽極層，配置于該基板上；發(fā)光層，配置于該陽極層上，其中該發(fā)光層為摻雜有空穴傳導材料與磷光材料的有機材料，且該空穴傳導材料與該磷光材料的摻雜濃度介于40％～60％重量百分比之間；空穴阻擋層，配置于該發(fā)光層上；陰極層，配置于該空穴阻擋層上。
2.如權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，該基板為透明材質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，該陽極層包括多個條狀的透明電極。
4.如權(quán)利要求3所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，這些透明電極的材質(zhì)包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物及鋁鋅氧化物至少其中之一。
5.如權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，該有機材料包括小分子的有機材料。
6.如權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，該有機材料包括高分子的有機材料。
7.如權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，該有機材料包括具有Isoquinoline取代基的銥絡(luò)合物。
8.如權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，該空穴傳導材料包括NPB、TPD及TCTA等具有三苯基胺結(jié)構(gòu)的材料至少其中之一。
9.如權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，該空穴阻擋層的材質(zhì)包括BCP、Balq、TAZ及TPBI至少其中之一。
10.如權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，該陰極層包括多個條狀的金屬電極。
11.如權(quán)利要求10所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，這些金屬電極的材質(zhì)包括鋁、鈣、鎂銀合金至少其中之一。
12.如權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，它還包括一個空穴注入層，該空穴注入層配置于該陽極層與該發(fā)光層之間。
13.如權(quán)利要求12所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，還包括一個空穴傳導層，該空穴傳導層系配置于該空穴注入層與該發(fā)光層之間。
14.如權(quán)利要求13所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，該空穴注入層的材質(zhì)包括CuPc、m-MTDATA等材料至少其中之一。
15.如權(quán)利要求13所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，該空穴傳導層的材質(zhì)包括NPB、TPD及TCTA等具有三苯基胺結(jié)構(gòu)的材料至少其中之一。
16.如權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，還包括一個電子傳導層，該電子傳導層系配置于該空穴阻擋層與該陰極層之間。
17.如權(quán)利要求16所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，還包括一個電子注入層，該電子注入層系配置于該電子傳導層與該陰極層之間。
18.如權(quán)利要求17所述的有機電激發(fā)光元件，其特征在于，該電子傳導層的材質(zhì)包括AlQ、BeBq2等金屬絡(luò)合物及PBD、TAZ、TPBI等雜環(huán)化合物至少其中之一。
19.一種發(fā)光層，適于配置于有機電激發(fā)光元件中，其特征在于，該發(fā)光層為摻雜有空穴傳導材料與磷光材料的有機材料，且該空穴傳導材料與該磷光材料的摻雜濃度介于40％～60％重量百分比之間。
20.如權(quán)利要求19所述的發(fā)光層，其特征在于，該有機材料包括小分子的有機材料。
21.如權(quán)利要求19所述的發(fā)光層，其特征在于，該有機材料包括高分子的有機材料。
22.如權(quán)利要求19所述的發(fā)光層，其特征在于，該有機材料包括具有Isoquinoline取代基的銥絡(luò)合物。
23.如權(quán)利要求19所述的發(fā)光層，其特征在于，該空穴傳導材料包括NPB、TPD及TCTA等具有三苯基胺結(jié)構(gòu)的材料至少其中之一。
24.如權(quán)利要求19所述的發(fā)光層，其特征在于，該空穴阻擋層的材質(zhì)包括BCP、Balq、TAZ及TPBI至少其中之一。
全文摘要
一種有機電激發(fā)光元件，主要由基板、陽極層、發(fā)光層、空穴阻擋層以及陰極層所構(gòu)成。其中，陽極層配置于基板上；發(fā)光層配置于陽極層上；空穴阻擋層配置于發(fā)光層上；而陰極層配置于空穴阻擋層上。此外，上述發(fā)光層為摻雜有空穴傳導材料與磷光材料的有機材料，且空穴傳導材料與磷光材料的摻雜濃度介于40％～60％重量百分比之間。
文檔編號H05B33/26GK1505447SQ02153039
公開日2004年6月16日 申請日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者李勇志, 陳維恕, 廖啟智, 李君浩 申請人:錸寶科技股份有限公司