专利名称：有机电激发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机电激发光元件(OLED)，尤其涉及一种将空穴传导材料、磷光材料掺杂于有机材料中以作为发光层的有机电激发光元件。
背景技术：
信息通讯产业已成为现今的主流产业，特别是便携式的各式通讯显示产品更是发展的重点，而平面显示器作为人们进行信息沟通的界面，显得特别重要。现在应用在平面显示器的技术主要有下列几种等离子体显示器(Plasma Display Panel，PDP)、液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)、无机电激发光显示器(Electro-luminescentDisplay)、发光二极管数组显示器(Light Emitting Diode，LED)、真空萤光显示器(Vacuum Fluorescent Display)、场致发射显示器(FieldEmission Display，FED)以及电变色显示器(Electro-caromic Display)等。然而，与其它平面显示技术相比，有机电激发光显示器以其自发光、无视角依存、省电、制作简易、低成本、低操作温度范围、高反应速度以及全彩化等优点而具有极大的应用潜力，可望成为下一代的平面显示器的主流。
有机电激发光元件是一种利用有机官能性材料(organicfunctional materials)的自发光特性来达到显示效果的元件，可依照有机官能性材料的分子量不同分为小分子有机发光元件(smallmolecule OLED，SM-OLED)与高分子有机发光元件(polymerlight-emitting device，PLED)两大类。
对于有机电激发光元件而言，其亮度与发光效率是很重要的，所以，如何增加有机发光二极管的亮度和效率是当前重要的课题。
目前有机电激发光元件中的发光层多采用萤光材料，但以萤光材料作为发光层并无法达到理想的亮度与发光效率，因此，利用磷光材料发光的技术被相继提出。一般常见的磷光材料发光方式可大致分为两种(1)直接以磷光材料作为发光层。此方式将会使得元件本身的发光效率(cd/A)随着电压或电流的增加而快速衰减，且其色坐标会随着亮度上升而发生改变。况且，一般使用磷光材料作为发光层的元件并无法在较低的电压下达到所需的亮度。
(2)将磷光材料(Guest)以1％～10％的比例掺杂于其它发光材料(Host)中作为发光层，利用发光材料(Host)产生能量转移(energytransfer)来使得磷光材料(Guest)发光，其色坐标也会随着亮度上升而发生改变，这种方式对亮度与发光效率的提升十分有限。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种发光层以及应用此发光层的有机电激发光元件，其可有效地提升亮度以及发光效率。
本发明的另一目的在于提供一种发光层以及应用此发光层的有机电激发光元件，其可使得色坐标与发光效率不会随着电压或电流的上升而下降，以改善色坐标与发光效率的衰减率。
为达到上述目的，本发明提供了一种发光层，它是一种掺杂有空穴传导材料与磷光材料的有机材料，且空穴传导材料与磷光材料的掺杂浓度介于40％～60％重量百分比之间。其中，有机材料例如小分子的有机材料或是高分子的有机材料，其材质例如为具有Isoquinoline取代基的铱络合物。空穴传导材料例如为NPB、TPD、TCTA等具有三苯基胺结构的材料。空穴阻挡层的材质例如为BCP、Balq、TAZ、TPBI等。
本发明还提供了一种有机电激发光元件，其主要由基板、阳极层、发光层、空穴阻挡层以及阴极层构成。其中，阳极层配置于基板上；发光层配置于阳极层上；空穴阻挡层配置于发光层上；而阴极层配置于空穴阻挡层上。此外，上述发光层为一种掺杂有空穴传导材料与磷光材料的有机材料，且空穴传导材料与磷光材料的掺杂浓度介于40％～60％重量百分比之间。
本发明将掺杂有空穴传导材料、具有磷光性质的有机材料作为有机电激发光元件的发光层，对于元件在亮度、发光效率上有所提升，能够让元件的色坐标与发光效率的衰减率有所改善，而且，空穴阻挡层可将空穴局限于发光层中，使得空穴和电子在发光层内结合的机率大幅提高，进而提升元件的发光效率。
图1表示本发明的有机电激发光元件的剖面示意图；图2表示本发明的有机电激发光元件中亮度与发光效率的关系图；图3表示本发明的有机电激发光元件中色坐标与电压的关系图。
具体实施例方式
以下结合附图，并以实施例详细说明本发明的有机电激发光元件的原理及特点。
一般的电激发光机制中，光的呈现方式有两种，一种是激发态电子自旋结构为单重态(Singlet)，另一种是激发态电子自旋结构为三重态(Triplet)。当激发态电子自旋结构为单重态时，所释放出来的光称为萤光(Fluorescence)，其结构为S1→S0+hv当激发态电子自旋结构为三重态时，所释放出来的光称为磷光(Phosphorescence)，其结构为T1→S0+hv电激发光的外部量子效率ψEL＝xψfηrηe。其中，x为激发态电子自旋量子数；ψf为电荷注入发光层效率；ηr为电子和空穴再结合效率；而ηe为光子的转换效率。
在激发态电子自旋结构为单重态的情况下，电子自旋量子数x为0.25，假设整个发光过程的各种效率均为100％，则实际可得到最大的外部量子效率只有25％。相反的，在激发态电子自旋结构为三重态的情况下，电子自旋量子数x为0.75，假设整个发光过程的各种效率均为100％，则实际可得到最大的外部量子效率将可高达75％。由上述可知，使用磷光材料作为发光材料将可获得较高的发光效率。
本实施例的有机电激发光元件是利用磷光材料来发光的，从而获得较佳的发光效率。此外，本实施例针对现有的两种发光方式的缺点进行改进，进而改善发光效率(cd/A)随着电压或电流的增加快速衰减、色坐标随着亮度上升发生改变，以及亮度与发光效率不好等问题。
图1表示本发明的较佳实施例的有机电激发光元件的剖面示意图。如图1所示，本实施例的有机电激发光元件主要设在一块基板100上，此基板100例如为玻璃基板、塑料基板及柔性(flexible)基板等透明基板。基板100上配置有阳极层102、发光层104、阴极层106、空穴注入层108(Hole Injecting Layer，HIL)、空穴传导层110(HoleTransporting Layer，HTL)、电子注入层112(Electron InjectingLayer，EIL)、电子传导层l14(Electron Transporting Layer，ETL)，以及空穴阻挡层116(Hole Blocking Layer，HBL)。然而，本领域的技术人员可以知道，上述的空穴注入层108、空穴传导层110、电子注入层112、电子传导层114以及空穴阻挡层116可视需求而省略其配置。
以下针对上述各膜层的相对位置、型态以及材质作进一步的说明。基板100上的阳极层102例如为多个条状的透明电极，其材质例如为铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物等透明材质；空穴注入层108覆盖于阳极层102上，其材质例如为CuPc、m-MTDATA等材料；空穴传导层110配置于空穴注入层108上，其材质例如为NPB、TPD、TCTA等具有三苯基胺架构的材料。
发光层104配置于空穴传导层110上，发光层104是掺杂有空穴传导材料104b以及具有磷光性质的有机材料104a。其中，有机材料104a例如是小分子的有机材料或是高分子的有机材料，其材质例如为具有Isoquinoline取代基的铱络合物；空穴传导材料104b例如为NPB、TPD、TCTA等具有三苯基胺结构的材料。此外，发光层104内空穴传导材料与磷光材料的掺杂浓度例如是40％～60％重量百分比之间。
空穴阻挡层116配置于发光层104上，其材质例如为BCP、Balq、TAZ、TPBI等，此空穴阻挡层116主要功能是将空穴局限在发光层104中，以增进发光效率；电子传导层114配置于空穴阻挡层116上，其材质例如为A1Q、BeBq2等金属络合物及PBD、TAZ、TPBI等杂环化合物；电子注入层112配置于电子传导层114上；阴极层106配置于电子注入层112上，阴极层106例如为多个条状之金属电极，而其材质例如为铝、钙、镁银合金等导体材料。
以下针对有机电激发光元件的发光机制进一步说明。在有机电激发光元件的阳极层102与阴极层106连接至一定电压之后，由于电场的作用，电子会由阴极层106注入到发光层104的LUMO层而形成负粒子，空穴则会由阳极层102注入到发光层104的HOMO层而形成正粒子。正粒子与负粒子分别往相对方向移动，在发光层104内结合形成单态激子(exciton)，发光层104内部分的单态激子会以电激发光的方式释放出多余能量以回到基态。
本实施例中，由于空穴传导材料104b与具有磷光性质的有机材料104a相比具有较低HOMO，故未与电子结合(recombination)的多余空穴便会被阻陷(trap)在发光层104中的空穴传导材料104b内，发生所谓空穴俘获(Hole trapping)的情形。由于空穴俘获的缘故，被限制在发光层104中的空穴与电子在此结合的机率增加(单态激子形成的机率增加)，故本实施例可利用掺杂于发光层104中的空穴传导材料104b来限制空穴的位置，进而达到改善磷光材料的色坐标、降低发光效率的衰减率、提高发光效率与亮度等目的。除此之外，本实施例的色坐标并不会随着电压的上升而大幅改变。
图2表示本发明的较佳实施例的有机电激发光元件中亮度与发光效率的关系图，而图3图表示本发明的较佳实施例的有机电激发光元件中色坐标与电压的关系图。由图2所示可知，本实施例可使得元件的发光效率达到最高，且令元件的发光效率衰减率降低。而由图3可知，本实施例的色坐标并不会因电压的上升而有大幅度的改变。
以上所述只是本发明的有机电激发光元件的较佳实施例，并不构成对本发明的实质技术内容范围的限制。本发明的有机电激发光元件其实质技术内容广义地定义于本发明的权利要求书中，任何他人所完成的技术实体或方法，若与本发明的权利要求所定义的完全相同，或为等效的变更，均被视为涵盖于本发明的保护范围中。
权利要求
1.一种有机电激发光元件，其特征在于，包括基板；阳极层，配置于该基板上；发光层，配置于该阳极层上，其中该发光层为掺杂有空穴传导材料与磷光材料的有机材料，且该空穴传导材料与该磷光材料的掺杂浓度介于40％～60％重量百分比之间；空穴阻挡层，配置于该发光层上；阴极层，配置于该空穴阻挡层上。
2.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，该基板为透明材质。
3.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，该阳极层包括多个条状的透明电极。
4.如权利要求3所述的有机电激发光元件，其特征在于，这些透明电极的材质包括铟锡氧化物、铟锌氧化物及铝锌氧化物至少其中之一。
5.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，该有机材料包括小分子的有机材料。
6.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，该有机材料包括高分子的有机材料。
7.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，该有机材料包括具有Isoquinoline取代基的铱络合物。
8.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，该空穴传导材料包括NPB、TPD及TCTA等具有三苯基胺结构的材料至少其中之一。
9.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，该空穴阻挡层的材质包括BCP、Balq、TAZ及TPBI至少其中之一。
10.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，该阴极层包括多个条状的金属电极。
11.如权利要求10所述的有机电激发光元件，其特征在于，这些金属电极的材质包括铝、钙、镁银合金至少其中之一。
12.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，它还包括一个空穴注入层，该空穴注入层配置于该阳极层与该发光层之间。
13.如权利要求12所述的有机电激发光元件，其特征在于，还包括一个空穴传导层，该空穴传导层系配置于该空穴注入层与该发光层之间。
14.如权利要求13所述的有机电激发光元件，其特征在于，该空穴注入层的材质包括CuPc、m-MTDATA等材料至少其中之一。
15.如权利要求13所述的有机电激发光元件，其特征在于，该空穴传导层的材质包括NPB、TPD及TCTA等具有三苯基胺结构的材料至少其中之一。
16.如权利要求1所述的有机电激发光元件，其特征在于，还包括一个电子传导层，该电子传导层系配置于该空穴阻挡层与该阴极层之间。
17.如权利要求16所述的有机电激发光元件，其特征在于，还包括一个电子注入层，该电子注入层系配置于该电子传导层与该阴极层之间。
18.如权利要求17所述的有机电激发光元件，其特征在于，该电子传导层的材质包括AlQ、BeBq2等金属络合物及PBD、TAZ、TPBI等杂环化合物至少其中之一。
19.一种发光层，适于配置于有机电激发光元件中，其特征在于，该发光层为掺杂有空穴传导材料与磷光材料的有机材料，且该空穴传导材料与该磷光材料的掺杂浓度介于40％～60％重量百分比之间。
20.如权利要求19所述的发光层，其特征在于，该有机材料包括小分子的有机材料。
21.如权利要求19所述的发光层，其特征在于，该有机材料包括高分子的有机材料。
22.如权利要求19所述的发光层，其特征在于，该有机材料包括具有Isoquinoline取代基的铱络合物。
23.如权利要求19所述的发光层，其特征在于，该空穴传导材料包括NPB、TPD及TCTA等具有三苯基胺结构的材料至少其中之一。
24.如权利要求19所述的发光层，其特征在于，该空穴阻挡层的材质包括BCP、Balq、TAZ及TPBI至少其中之一。
全文摘要
一种有机电激发光元件，主要由基板、阳极层、发光层、空穴阻挡层以及阴极层所构成。其中，阳极层配置于基板上；发光层配置于阳极层上；空穴阻挡层配置于发光层上；而阴极层配置于空穴阻挡层上。此外，上述发光层为掺杂有空穴传导材料与磷光材料的有机材料，且空穴传导材料与磷光材料的掺杂浓度介于40％～60％重量百分比之间。
文档编号H05B33/26GK1505447SQ02153039
公开日2004年6月16日 申请日期2002年11月29日 优先权日2002年11月29日
发明者李勇志, 陈维恕, 廖启智, 李君浩 申请人:铼宝科技股份有限公司