專利名稱：有機電致發(fā)光元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于 一種發(fā)光元件，且特別是有關于一種有機電致發(fā)光元
件。背景技術：
目前，具有重量輕和高效率的顯示器，例如液晶顯示器，已得到廣泛的 發(fā)展并被廣泛應用。然而，液晶顯示器仍有許多的問題，例如視角不夠廣、 應答時間不夠快而無法使用在高速的動畫中，而需要背光板作為輔助，導致 更耗電等等。
而近年來新發(fā)展出的平面顯示器技術，即有機電致發(fā)光顯示器，則可以 解決上述的問題。相較于其它平面顯示技術，有機電致發(fā)光顯示器具有自發(fā) 光、無視角依存、省電、制程簡易、低成本、操作溫度范圍大、高應答速度 以及全彩化等優(yōu)點，因此可望成為新一代平面顯示器的主流。
有機電致發(fā)光顯示器系 一種利用有機發(fā)光材料自發(fā)光的特性，以達到顯 示效果的顯示元件，其主要是由一對電極以及一有機發(fā)光層所構成，其中有 機發(fā)光層包含有機發(fā)光材料。當電流通過陽極與金屬陰極間，使電子與電洞 在發(fā)光材料內(nèi)結合而產(chǎn)生激子時，高能量的激子將其能量轉(zhuǎn)換成光而產(chǎn)生顯 示效果。
而有機高分子發(fā)光元件中，為了得到較佳的元件發(fā)光效率，有機發(fā)光層 通常使用兩種材料以上混合而成，例如高分子與小分子。當有機發(fā)光層的多 種材料之間產(chǎn)生相分離的現(xiàn)象時，高分子元件的發(fā)光效率會大幅降低。詳細 而言，當高分子與小分子之間混合效果不佳時，將導致高分子與小分子之間 無法形成有效率的能量轉(zhuǎn)移。另一方面，當有機發(fā)光層的組成材料之間發(fā)生 相分離時，會使整個主動層表面不均勻，造成漏電，致使元件的發(fā)光效率下 降。另 一方面，在現(xiàn)有的陰極層材料中，通常使用氟化銫/鋁(CsF/Al)所構成 的迭層電極來作為陰極層。由于有機電致發(fā)光元件的發(fā)光效率對于陰極材料 中氟化銫層的厚度變化相當敏感，例如當氟化銫太薄或者是太厚都會使得整 體元件的表現(xiàn)大幅變差，使得有機電致發(fā)光元件的制程控制不易，氟化銫層 在制作工藝上少許的厚度變異皆會使得有機電致發(fā)光元件的合格率下降以 及一致性不佳。
因此，對于有機電致發(fā)光元件而言，除了考慮亮度與發(fā)光效率的因素以 外，還需考慮制作工藝的難易性以及成本的高低。因此如何在提升有機電致 發(fā)光元件亮度與發(fā)光效率的同時，提高生產(chǎn)效率及合格率，是當前重要的課 題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題，在于提供一種有機電致發(fā)光元件，其有效提 升發(fā)光效率，制作工藝簡單、生成效率高、成本低。
本發(fā)明提出一種有機電致發(fā)光元件，包括一陽極層、 一陰極層及一有機 發(fā)光層，該有機發(fā)光層位于陽極層與陰極層之間，其中，該有機電致發(fā)光元 件還包括一 電洞傳輸層，該電洞傳輸層位于所述有機發(fā)光層與該陽極層之 間；所述陰極層包括相鄰的一鈣電極層以及一鋁電極層，且鈣電極層與所述 有機發(fā)光層相鄰；所述有機發(fā)光層位于該陽才及層與該鈣電極層之間，該有機 發(fā)光層的材質(zhì)包括一 高分子材料、 一磷光摻雜物以及一有機電子傳輸材料， 且該有機電子傳輸材料與該高分子材料重量比值介于0.1與1之間，其中所 述有機電子傳輸材料為1，3-二(4-三級丁基苯基)-(1,3，4-惡二唑]-苯 (1，3-bis(N,Nt-butyl誦phenyl)陽1，3,4- oxadiazole)。
其中，所述有機發(fā)光層中的有機電子傳輸材料與該高分子材料的重量比 值為0.4或0.7。
所述高分子材料的材質(zhì)為聚乙烯二苯駢咯(polyvinyl carbazole， PVK)。 所述磷光摻雜物為四曱基乙二醇銥(iridium(III) bis[( 4，6-difluorophenyl) -pyridinate-N，C2，] pinacolate)。所述磷光摻雜物為該有機發(fā)光層之客體。
所述有機發(fā)光層中的磷光摻雜物與高分子材料的重量比值為0.1。 所述有機電子傳輸材料是以物理力分散于所述高分子材料以及磷光摻 雜物之間。
所述陽極層之材質(zhì)為銦錫氧化物。
所述釣電極層的功函數(shù)為3.0eV，所述鋁電極層的功函數(shù)為4.2eV。
綜上所述，本發(fā)明的有機電致發(fā)光元件具有下列優(yōu)點
1 .本發(fā)明于的有機發(fā)光層中添加適當比例的有機電子傳輸材料，可以使
得有機發(fā)光層中的高分子材料與磷光摻雜物之間有效率地進行能量轉(zhuǎn)移，提
高有機電致發(fā)光元件的發(fā)光效率。
2.將本發(fā)明的有機發(fā)光層搭配由鈣電極層以及鋁電極層所構成的陰極
層，降低制作工藝難度，可以提高有機電致發(fā)光元件的合格率以及一致性，
有效降低生產(chǎn)成本。
下面參照附圖結合實施例對本發(fā)明作進一 步的說明。
圖1為依照本發(fā)明有機電致發(fā)光元件一較佳實施例的剖面示意圖。
效率表現(xiàn)圖。
圖3為本發(fā)明有機電致發(fā)光元件在不同有機電子傳輸材料含量下的發(fā)光 功率表現(xiàn)圖。
圖4A為本發(fā)明有機電致發(fā)光元件在不同有機電子傳輸材料含量下的原 子力顯微觀察的確表面高度模式的表現(xiàn)圖。
子力顯微觀察的表面相分分析表現(xiàn)圖。
具體實施方式
請參閱圖1所示，圖1為依照本發(fā)明有機電致發(fā)光元件一較佳實施例的剖面示意圖。有機電致發(fā)光元件200包括陽極層210、陰極層220、有機發(fā)光 層230以及電洞傳輸層240。陽極層210配置于基板202之上，其中陽極層 210的材質(zhì)可以為銦錫氧化物。陰極層220配置于陽極層210上方，且陰極 層220包括相鄰的鈣電極層222以及鋁電極層224。有機發(fā)光層230位于陽 極層210與鈣電極層222之間，且電洞傳輸層240位于有機發(fā)光層230與陽 極層210之間。所述有機發(fā)光層230的材料包括高分子材料、磷光摻雜物以 及有機電子傳輸材料，其中高分子材料可以是聚乙烯二苯駢咯(polyvinyl carbazole, PVK)，而磷光摻雜物可以是四曱基乙二醇銥iridium(III) bis[ (4,6-difluorophenyl) -pyridinate-N,C2，] pinacolate。
本發(fā)明的有機電子傳輸材料與高分子材料在有機發(fā)光層230中的含量 比值介于0.1與1之間，所述有機電子傳輸材料與高分子材料在有機發(fā)光層 230中的含量比值可以是以重量百分比，也可以是以摩爾百分比，本發(fā)明并 不限定。換言之，有機發(fā)光層230中添加適當比例的有機電子傳輸材料，有 助于高分子材料與磷光摻雜物之間的能量傳遞，進一步提升有機電致發(fā)光元 件200的發(fā)光效率。更進一步說，高分子材料主要作為有機發(fā)光層230中的 主體，而磷光摻雜物為有機發(fā)光層230中的客體，有機發(fā)光層230主要由作 為主體(Host)的高分子材料產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移(energy transfer)來使得作為客體 (Guest)的磷光摻雜物發(fā)光。
具體而言，有機電子傳輸材料可以是[1,3-二(4-三級丁基苯基)-(1，3，4-惡二唑]-苯，其的化學式如下所示
換言之，有機電子傳輸材料也可以是為惡二唑衍生物 [2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole, PBD]:因有機電子傳輸材料具有可導電特性，將其適量地添加于在有機發(fā)光層
230中有助于電子在有機發(fā)光層230中的傳輸能力，具體而言，有機電子傳 輸分子在有機發(fā)光層230中是以物理力分散于各高分子主體與各磷光摻雜 分子之間，其中物理力例如是凡得瓦力。 一方面，有機電子傳輸分子可以作 為各高分子主體與對應磷光摻雜分子之間的橋梁，減少高分子材料與磷光摻
雜物之間能量轉(zhuǎn)移時的能量損失，有助于提升有機電致發(fā)光元件200的發(fā)光 效率。另一方面，在有機發(fā)光層230中添加有機電子傳輸材料可以降低高分 子材料與磷光摻雜物之間的相分離情況，如此，高分子材料與磷光摻雜物之
間的能量轉(zhuǎn)移更能順利地進行，避免能量損耗于兩相接口之間。
以下將提出一些實際數(shù)據(jù)輔助說明本發(fā)明有機電致發(fā)光元件200的發(fā) 光效率與光譜表現(xiàn)。在本實施例中，令有機發(fā)光層中的高分子材料與磷光摻 雜物含量的重量比值或摩爾比值為0.1,并且高分子材料與磷光摻雜物在有 機發(fā)光層230中的含量分別固定，僅變動有機電子傳輸材料在有機發(fā)光層 230中的含量，具體見表一，表一列舉幾種本實施例中有機電致發(fā)光元件的 元件效能表現(xiàn)。
表一
有機電致發(fā)有機電子傳輸材最大發(fā)光最大發(fā)光功最大外部 光元件 料含量/高分子材效率(cd/A)率(lm/W) 量子效率
料含量 (％)
A10/1002.680.911.04
B40/1007.182.023.47
C70/10016.525.517.88D
11.27
2.24
4.25
請同時參閱表一、圖2與圖3,圖2與圖3分別為本發(fā)明有機電致發(fā)光 元件在不同有機電子傳輸材料含量下的發(fā)光效率表現(xiàn)圖與發(fā)光功率表現(xiàn)圖。 有機電致發(fā)光元件A、 B、 C、 D為高分子材料與磷光摻雜物含量固定，而 分別改變添加不同含量的有機電子傳輸材料，其中有機電致發(fā)光元件A、 B、 C、 D分別代表有機電子傳輸與高分子材料中的含量比值分別10%、 40%、 70%以及100%時的情況。如表一所示，在有機電致發(fā)光元件C的有機發(fā)光 層230中，有機電子傳輸材料與高分子材料的含量比值為0.4,而在有機電 致發(fā)光元件D的有機發(fā)光層230中有機電子傳輸材料與高分子材料的含量 比值為0.7。
主要參見表一與圖2所示，當有機電子傳輸材料含量/高分子材料含量 由0.1增加到0.7時，有助于提升有機電致發(fā)光元件200的發(fā)光效率。雖然 有機電子傳輸材料有助于降低高分子材料與磷光摻雜物在能轉(zhuǎn)移時的能量 損耗，但是加入過量的有機電子傳輸材料將使得有機發(fā)光層230中的磷光摻 雜物過度聚集而產(chǎn)生光譜紅位移的現(xiàn)象，使得有機電致發(fā)光元件200之發(fā)光 效率的表現(xiàn)無法最佳化。因此，在本實施例中，有機電子傳輸材料含量/高 分子材料含量的比值以70/100為佳。
層230的組成，提供有機發(fā)光層230組成材料的另一種選擇。并且，適當控 制有機電子傳輸與高分子材料較佳的組成比例，有效抑制了現(xiàn)有技術中高分 子和小分子之間易產(chǎn)生相分離的現(xiàn)象，進而提升有機電致發(fā)光元件的發(fā)光效率。
料含量下的原子力顯微觀察的高度模式(height mode)表現(xiàn)圖以及表面相分 分析(phase mode)表現(xiàn)圖，其中圖4A以及4B中的10、 40、 70以及100分 別代表有機傳輸材料在有機發(fā)光層中所含的比例為10°/。、 40%、 70°/。以及 100%。請參照圖4A以及圖4B,有機電子傳輸材料在有機發(fā)光層230中的含量也會影響有機發(fā)光層230的表面地形(topography)型態(tài)，而有機發(fā)光層 230的表面地形也是影響元件效率的重要因素。在實際的測量結果中，如圖 4 A以及圖4B所示，利用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM)觀 察有機發(fā)光層230的表面，在本實施例中，有機傳輸材料是以OXD-7為例 進行比較，而OXD-7如前述之[l,3-二(4-三級丁基苯基)-(l,3,4-惡二唑]-苯。
隨著有機電子傳輸材料含量/高分子材料含量的比值上升，有機發(fā)光層 230的表面越趨平滑，在本實施例中，尤以有機電子傳輸材料含量/高分子材 料含量的比值為0.7時，有機發(fā)光層230的表面較為平滑，因此有機電子傳 輸材料具有有效減緩高分子材料與磷光摻雜物之間的相分離現(xiàn)象，而使得磷 光摻雜物可以均勻的分布于高分子材料中，進而讓高分子材料與磷光摻雜物 之間的能量轉(zhuǎn)移更有效率。另一方面，在有機發(fā)光層230中加入適當含量的 有機電子傳輸材料，例如OXD-7，可以有效改善相分離的現(xiàn)象。
請輔助參照表一、圖2與圖3，在本實施例中，有機電子傳輸材料含 量/高分子材料含量的比值為0.7時，有機電子傳輸材料可有效減緩有機發(fā)光 層230中的相分離現(xiàn)象，提升元件亮度及發(fā)光效率。
請繼續(xù)參照圖1,在陰極層220的材料選用上，本發(fā)明使用鈣電極222 以及鋁電極層224的電極迭層作為陰極層220，其中鉤電極222位于鋁電極 層224以及有機發(fā)光層230之間，以使鄰接的膜層之間功函數(shù)相匹配，而使 得載子在相鄰的膜層之間得以較無礙地傳遞，降低載子的能量損耗，其中鈣 電極層222的功函數(shù)實質(zhì)上為3.0eV,而鋁電極層224的功函數(shù)實質(zhì)上為 4.2eV。另一方面，本發(fā)明于鈣電極層222上再覆蓋鋁電極層224,用以進 一步保護鈣電極層222免于氧化。具體地說，在有機的運作機制上，電子會 由陰極層220注入有機發(fā)光層230而形成負極化子(negative ions),電洞則會 由陽極層210注入到有機發(fā)光層230而形成正極化子(positive ions)。正極化 子與負極化子分別往相對方向移動，在發(fā)光層內(nèi)結合形成單態(tài)激子 (exciton),發(fā)光層內(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)。
值得一提的是，與現(xiàn)有的氟化銫層不同的是，本發(fā)明鈣電極層222的厚度對于有機電致發(fā)光元件200的發(fā)光效率具有較穩(wěn)定的變化趨勢，在制作 實務上，制作工藝上的少許厚度變化并不會影響有機電致發(fā)光元件200的合 格率與發(fā)光效率，因此可以達到較佳的產(chǎn)品合格率以及一致性，并且材料取 得便利，成本較低。
此外，在制作層面上，圖1所示的有機電致發(fā)光元件200可以是先在基 板202上以賊鍍法形成陽極層210。接著，在陽極層210上以旋轉(zhuǎn)涂布的方 式形成電洞傳輸層240與有機發(fā)光層230。之后，再以熱蒸鍍法分別將鈣電 極層222與鋁電極層224形成于有機發(fā)光層230上。
當然，本發(fā)明并不限定有機電致發(fā)光元件200是如圖1所示之四層結構， 其可以是實際所需而設計成五層結構或是六層結構。例如，在一實施例中， 除了陽極層210、電洞傳輸層240、有機發(fā)光層230以及陰極層220之外， 還可在陽極層210與電洞傳輸層240之間配置一 電洞注入層。在另 一 實施例 中，除了陽極層210、電洞傳輸層240、有機發(fā)光層230以及陰極層220之 外，還可在陰極層220與有機發(fā)光層230之間配置一電子傳遞層。在又一實 施例中，除了陽極層210、電洞傳輸層240、有機發(fā)光層230以及陰極層220 之外，還可在陰極層220與有機發(fā)光層230之間配置一電子注入層。所述電 洞注入層、電子傳遞層與電子注入層的材質(zhì)并不特別加以限定，而可采用現(xiàn) 有技術中所使用的材料。而且所述電洞注入層、電子傳遞層與電子注入層的 選用也可以依照實際所需而挑選其中之一、其中之二或三層都使用。
雖然如上所述揭露了本發(fā)明的較佳實施例，但其并非用以限定本發(fā)明， 本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些更動與潤飾， 因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求為準。
權利要求
1.一種有機電致發(fā)光元件，包括一陽極層、一陰極層及一有機發(fā)光層，該有機發(fā)光層位于陽極層與陰極層之間，其特征在于該有機電致發(fā)光元件還包括一電洞傳輸層，該電洞傳輸層位于所述有機發(fā)光層與該陽極層之間；所述陰極層包括相鄰的一鈣電極層以及一鋁電極層，且鈣電極層與所述有機發(fā)光層相鄰；所述有機發(fā)光層位于該陽極層與該鈣電極層之間，該有機發(fā)光層的材質(zhì)包括一高分子材料、一磷光摻雜物以及一有機電子傳輸材料，且該有機電子傳輸材料與該高分子材料重量比值介于0.1與1之間，其中所述有機電子傳輸材料為1，3-二(4-三級丁基苯基)-(1，3，4-惡二唑]-苯(1，3-bis(N，Nt-butyl-phenyl)-1，3，4-oxadiazole)。
2. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述有機發(fā)光 層中的有機電子傳輸材料與該高分子材料的重量比值為0.4。
3. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述有機發(fā)光 層中的有機電子傳輸材料與該高分子材料的重量比值為0.7。
4. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述高分子材 料的材質(zhì)為聚乙烯二苯駢咯(polyvinyl carbazole， PVK)。
5. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述磷光摻雜 物為四甲基乙二醇銥(iridium(III) bis[( 4，6-difluorophenyl) -pyridinate-N，C2，] pinacolate )。
6. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述磷光摻雜 物為該有機發(fā)光層的客體。
7. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述有機發(fā)光 層中的磷光摻雜物與高分子材料的重量比值為0.1。
8. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述有機電子 傳輸材料是以物理力分散于所述高分子材料以及磷光摻雜物之間。
9. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述陽極層之 材質(zhì)為銦錫氧化物。
10. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述鈣電極 層的功函數(shù)為3.0eV，所述鋁電極層的功函數(shù)為4.2eV。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種有機電致發(fā)光元件，其包括陽極層、陰極層、有機發(fā)光層以及電洞傳輸層。陰極層包括相鄰的鈣電極層以及鋁電極層。有機發(fā)光層位于陽極層與鈣電極層之間，其中發(fā)光層的材質(zhì)包括一高分子材料、一磷光摻雜物以及一有機電子傳輸材料，其中有機電子傳輸材料與高分子材料在發(fā)光層中的含量比值介于0.1與1之間，且有機電子傳輸材料為1，3-二(4′-三級丁基苯基)-(1，3，4-惡二唑]-苯。電洞傳輸層位于發(fā)光層與陽極層之間。其有效提升發(fā)光效率，制作工藝簡單、生成效率高、成本低。
文檔編號H01L51/50GK101577314SQ20091011136
公開日2009年11月11日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權日2009年3月27日
發(fā)明者簡上杰, 莫啟能, 連詹田, 鄒健龍, 陳方中, 陳永軒 申請人:福建華映顯示科技有限公司;中華映管股份有限公司