專利名稱：有機(jī)發(fā)光顯示元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種有機(jī)發(fā)光顯示元件及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種使用壽命長(zhǎng)且穩(wěn)定性高的有機(jī)發(fā)光顯示元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)發(fā)光顯示元件(Organic Electroluminescence Device)，亦可稱為有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light Emitting Diode，OLED)，由于其簡(jiǎn)單的架構(gòu)、極佳的工作溫度和反應(yīng)速度、鮮明的色彩對(duì)比以及無(wú)視角限制等優(yōu)勢(shì)，目前已廣泛地應(yīng)用在平面顯示器中。
有機(jī)發(fā)光顯示元件具有多層結(jié)構(gòu)，主要是在陰極和陽(yáng)極之間形成有機(jī)發(fā)光層，以產(chǎn)生電激發(fā)光(Electroluminescence)。在有機(jī)發(fā)光層和陽(yáng)極之間，形成空穴注入層和空穴傳輸層，在有機(jī)發(fā)光層和陰極之間則形成電子傳輸層。此多層結(jié)構(gòu)可利于電子由陰極向陽(yáng)極流動(dòng)。
一般而言，有機(jī)發(fā)光顯示元件本身空穴的遷移率系大于電子的遷移率，此種內(nèi)部的不平衡會(huì)使電荷累積在元件內(nèi)部而影響到元件的穩(wěn)定性。就長(zhǎng)期操作的觀點(diǎn)來(lái)看，也會(huì)因累積過(guò)多的電荷于元件中無(wú)法消耗而使元件的壽命縮短。傳統(tǒng)技術(shù)中改良穩(wěn)定性的方式是增加空穴傳輸層的厚度，使空穴和電子可在相同時(shí)間內(nèi)于有機(jī)發(fā)光層中有效結(jié)合，而不會(huì)造成空穴的累積。然而，增加空穴傳輸層的厚度會(huì)造成元件驅(qū)動(dòng)電壓的上升，使效率降低，亦會(huì)影響到元件的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種有機(jī)發(fā)光顯示元件及其制備方法，兼顧元件的穩(wěn)定性和使用壽命，且可維持長(zhǎng)時(shí)間下驅(qū)動(dòng)電壓的穩(wěn)定。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種有機(jī)發(fā)光顯示元件(OrganicElectroluminescent Device)，包括陽(yáng)極(Anode)；陽(yáng)極上方具有空穴注入層(Hole Injection Layer)；空穴注入層上方具有第一空穴傳輸層(Hole TransportLayer)，且摻雜p型摻雜物；第一空穴傳輸層上方具有第二空穴傳輸層；第二空穴傳輸層上方具有有機(jī)發(fā)光層(Light Emitting Layer)；有機(jī)發(fā)光層上方具有電子傳輸層(Electron Transport Layer)；電子傳輸層上方有陰極(Cathode)。其中，空穴注入層和第一空穴傳輸層相配合，可提升有機(jī)發(fā)光顯示元件的穩(wěn)定性且延長(zhǎng)使用壽命。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種有機(jī)發(fā)光顯示元件的制造方法，包括提供襯底，形成陽(yáng)極于該襯底上；形成空穴注入層于該陽(yáng)極上；形成第一空穴傳輸層于該空穴注入層上，且該第一空穴傳輸層摻雜p型摻雜物；形成第二空穴傳輸層于該第一空穴傳輸層上；形成有機(jī)發(fā)光層于該第二空穴傳輸層上；形成電子傳輸層于該有機(jī)發(fā)光層上；和形成陰極于該電子傳輸層上。其中，該空穴注入層和該第一空穴傳輸層相配合，可提升該有機(jī)發(fā)光顯示元件的穩(wěn)定性和延長(zhǎng)元件壽命。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下本發(fā)明系利用空穴注入層和摻雜有p型摻雜物的空穴傳輸層相配合，以提升有機(jī)發(fā)光顯示元件的穩(wěn)定性(Stability)。以下系以一實(shí)施例作本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明，然而此實(shí)施例并不會(huì)對(duì)本發(fā)明要保護(hù)的范圍做限縮。另外，所列出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)僅為幫助了解本發(fā)明目的用，并不是對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍加以限制。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，其示出依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光顯示元件的結(jié)構(gòu)示意圖。有機(jī)發(fā)光顯示元件(Organic Electroluminescent Device)，包括陽(yáng)極(Anode)10；空穴注入層(Hole Injection Layer)12，形成于陽(yáng)極10上；第一空穴傳輸層(First Hole Transport Layer)14，形成于空穴注入層12上，且第一空穴傳輸層14摻雜p型摻雜物；第二空穴傳輸層(Hole Transport Layer)15，形成于具有摻雜p型摻雜物第一空穴傳輸層14上；有機(jī)發(fā)光層(Light EmittingLayer)16，形成于第二空穴傳輸層15上；電子傳輸層(Electron TransportLayer)18，形成于有機(jī)發(fā)光層16上；和陰極(Cathode)，形成于電子傳輸層上。其中，空穴注入層12具有增加空穴注入的能力，而摻雜有p型摻雜物的第一空穴傳輸層14則提升拉電子的能力，兩者相配合可維持驅(qū)動(dòng)電壓的穩(wěn)定，并延長(zhǎng)有機(jī)發(fā)光顯示元件的使用壽命，進(jìn)而改善元件的穩(wěn)定性(Stability)。
可增加空穴注入能力的空穴注入層12，其材料例如是卟啉類(porphorinic)化合物或酞菁(Phthalocyanines)化合物，且優(yōu)選地為氟化碳化合物(CFx Compound)。
第一空穴傳輸層14的材料系為二胺類衍生物(Diamine Derivative)同時(shí)摻雜至少p型摻雜物。二胺類衍生物例如是N，N’-雙(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-聯(lián)苯基-4，4’-二胺(N，N’-bis(1-naphthyl)-N，N’-diphenyl-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine)(商品名NPB，購(gòu)自Kodak公司)、N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-甲基苯基)(1，1’-聯(lián)苯基)-4，4’-二胺(N，N’-diphenyl-N，N’-bis(3-methylphenyl)(1，1’-biphenyl)-4，4’-diamine)(商品名TPD，購(gòu)自Kodak公司)或4，4’，4”-三(2-奈基苯氨基)三苯基-胺(4，4’，4”-tris(2-naphthylphenylamino)triphenyl-amine)(商品名2T-NATA，購(gòu)自Kodak公司)。p型摻雜物例如是四氟-四氰基喹啉并二甲烷(tetra(fluoro)-tetra(cyano)quinodimethane)(TF-TCNQ)。
有機(jī)發(fā)光層16的材料例如是三(8-羥基喹啉)鋁(Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminium)(商品名Alq3，購(gòu)自Kodak公司)、N，N’-雙-(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-聯(lián)苯基-4，4’-二胺(N，N’-bis-(1-naphthyl)-N，N’-diphenyl-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine)(NPB，購(gòu)自Kodak公司)和1H，5H，11H-1-苯并吡喃-6，7，8-ij-喹嗪-11-酮，10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氫-1，1，7，7-四甲基-(9CI)(1H，5H，11H-1-benzopyrano-6，7，8-ij-quinolizin-11-one，10-(2-benzothiazolyl)-2，3，6，7-tetrahydro-1，1，7，7-tetramethyl-(9CI))(商品名C545T，購(gòu)自Kodak公司)。
電子傳輸層的材料例如是三(8-羥基喹啉)鋁(商品名Alq3，購(gòu)自Kodak公司)。
陽(yáng)極10例如是在玻璃(mother glass)襯底上鍍上一層可以導(dǎo)電的氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)。陰極20例如是由氟化鋰(LiF)和鋁(Al)所組成的金屬層。
依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光元件的制造方法，步驟如下。
首先，提供襯底，例如是鍍有ITO的玻璃襯底，并經(jīng)過(guò)氧氣等離子體(O2Plasma)或是UV臭氧(ozone)處理，以形成陽(yáng)極10。接著蒸鍍具有增加空穴注入能力的空穴注入層12在陽(yáng)極10上，材料例如是CFx，厚度優(yōu)選地不超過(guò)100。之后形成第一空穴傳輸層14于空穴注入層12上，且第一空穴傳輸層14中系摻雜有具拉電子能力的p型摻雜物來(lái)克服驅(qū)動(dòng)電壓的上升，材料例如是[NPB:TF-TCNQ]。其中第一空穴傳輸層14的厚度范圍優(yōu)選地在500?！?000之間。接著再鍍第二空穴傳輸層15于第一空穴傳輸層14上。然后，在第二空穴傳輸層15上方蒸鍍有機(jī)發(fā)光層16，材料例如是可適用于紅光的[Alq3:紅熒烯(rubrene):DCJTB]、綠光的[Alq3:NPB:C545T]及藍(lán)光[EB43:B52]。接著，在有機(jī)發(fā)光層16上蒸鍍電子傳輸層18；然后，繼續(xù)蒸鍍一LiF層和一鋁層以作為陰極20。


本發(fā)明代表圖的元件代表符號(hào)簡(jiǎn)單說(shuō)明如下圖1繪示依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光顯示元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2A為本發(fā)明第一對(duì)照組的有機(jī)發(fā)光顯示元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2B為本發(fā)明第二對(duì)照組的有機(jī)發(fā)光顯示元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為三組元件結(jié)構(gòu)的發(fā)光亮度(Relative Luminescence)和操作時(shí)間(Operational Time)的關(guān)系圖。
圖4為三組元件結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電壓(Voltages)和操作時(shí)間(Operational Time)的關(guān)系圖。
圖式標(biāo)號(hào)說(shuō)明10、21、41陽(yáng)極12、22空穴注入層25空穴傳輸層14、44第一空穴傳輸層15、45第二空穴傳輸層16、26、46有機(jī)發(fā)光層18、28、48電子傳輸層20、31、51陰極元件(A)第一對(duì)照組的有機(jī)發(fā)光顯示元件元件(B)第二對(duì)照組的有機(jī)發(fā)光顯示元件元件(C)本發(fā)明一實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光顯示元件具體實(shí)施方式
以下提出兩組對(duì)照組結(jié)構(gòu)和本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)構(gòu)，并提出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果。三組元件結(jié)構(gòu)的發(fā)光亮度(Relative Luminescence)和操作時(shí)間(Operational Time)的關(guān)系如圖3所示。三組元件結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電壓(Voltages)和操作時(shí)間(Operational Time)的關(guān)系如圖4所示。
第一對(duì)照組圖2A為本發(fā)明第一對(duì)照組的有機(jī)發(fā)光顯示元件的結(jié)構(gòu)示意圖。首先，提供ITO并經(jīng)過(guò)UV臭氧(ozone)處理，以形成陽(yáng)極21。再以等離子體沉積方式形成氟化碳(CFx)薄膜于陽(yáng)極10上，以作為空穴注入層22。然后蒸鍍NPB于空穴注入層22上，厚度約為80nm，以作為空穴傳輸層25。接著，蒸鍍含有Alq3、NPB和C545T的組成([Alq3:NPB]:C545T＝
:1％)于空穴傳輸層25上，厚度約為60nm，以作為有機(jī)發(fā)光層26。之后，在有機(jī)發(fā)光層26上方蒸鍍Alq3，厚度約為20nm，以作為電子傳輸層28。接著，蒸鍍約0.1～1.0nm的氟化鋰(LiF)和100nm的鋁于電子傳輸層28上，以作為陰極31。
因此，第一對(duì)照組的元件可簡(jiǎn)寫為ITO/CFx/NPB(80nm)/[Alq3:NPB]:C545T＝
:1％(60nm)/Alq3(20nm)/LiF(1.0nm)/Al(100nm)另外，在圖3和圖4中以代號(hào)(A)代表第一對(duì)照組的元件。
第二對(duì)照組圖2B為本發(fā)明第二對(duì)照組的有機(jī)發(fā)光顯示元件的結(jié)構(gòu)示意圖。顯示元件的結(jié)構(gòu)包括陽(yáng)極41、第一空穴傳輸層44、第二空穴傳輸層45、有機(jī)發(fā)光層46、電子傳輸層48和陰極51。
制備程序和第一對(duì)照組相同，不同的是(1)沒(méi)有蒸鍍氟化碳(CFx)薄膜于陽(yáng)極41上，因此沒(méi)有如第一對(duì)照組的空穴注入層22；(2)在形成第一空穴傳輸層44時(shí)，系蒸鍍厚度約為150nm的NPB于陽(yáng)極41上，且同時(shí)摻雜2.0％的TF-TCNQ。
(3)在形成摻雜2.0％的TF-TCNQ第一空穴傳輸層44之后，再蒸鍍厚度約為20nmNPB于第一空穴傳輸層44上，形成第二空穴傳輸層45。
因此，第二對(duì)照組的元件可簡(jiǎn)寫為ITO/NPB:2％TF-TCNQ(150nm)/NPB(20nm)/[Alq3:NPB]:C545T＝
:1％(60nm)/Alq3(20nm)/LiF(1.0nm)/Al(100nm)
另外，在圖3和圖4中以代號(hào)(B)代表第二對(duì)照組的元件。
本發(fā)明一實(shí)施例此實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光顯示元件的結(jié)構(gòu)請(qǐng)參考圖1。首先，提供一ITO并經(jīng)過(guò)氧氣等離子體處理，以形成陽(yáng)極10。再以等離子體沉積方式形成氟化碳(CFx)薄膜于陽(yáng)極10上，以作為空穴注入層12。接著，蒸鍍厚度約為150nm的NPB且同時(shí)摻雜2.0％的TF-TCNQ，以作為第一空穴傳輸層14。然后，在蒸鍍厚度約為20nm的NPB于具有摻雜2.0％TF-TCNQ的空穴傳輸層14的上，形成第二空穴傳輸層15，厚度大約為100～500。接著，蒸鍍含有Alq3、NPB和C545T的組成([Alq3:NPB]:C545T＝
:1％)于第二空穴傳輸層15上，厚度約為60nm，以作為有機(jī)發(fā)光層16。之后，在有機(jī)發(fā)光層16上方蒸鍍Alq3，厚度約為20nm，以作為電子傳輸層18。接著，蒸鍍約1.0nm的氟化鋰(LiF)和100nm的鋁于電子傳輸層18上，以作為陰極20。
因此，本發(fā)明一實(shí)施例的元件可簡(jiǎn)寫為ITO/CFx/NPB:2％TF-TCNQ(150nm)/NPB(20nm]/[Alq3:NPB]:C545T＝
:1％(60nm)/Alq3(20nm)/LiF(1.0nm)/Al(100nm)另外，在圖3和圖4中以代號(hào)(C)代表本發(fā)明一實(shí)施例的元件。
從圖3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知元件(A)在操作起始時(shí)，初始發(fā)光亮度為2000nits，在操作250小時(shí)后，發(fā)光亮度為1200nits，衰退了40％。元件(B)在操作起始時(shí)，初始發(fā)光亮度為2000nits，在操作100小時(shí)后，發(fā)光亮度為1700nits，衰退了15％。元件(C)在操作起始時(shí)，初始發(fā)光亮度為2000nits，在操作長(zhǎng)達(dá)300小時(shí)后，發(fā)光亮度在1600nits左右，僅衰退了20％。
因此，依照本發(fā)明的同時(shí)具有空穴注入層12和摻雜有P型摻雜物(如化合物TF-TCNQ)的第一空穴傳輸層14的發(fā)光元件(如元件(C))，系可延長(zhǎng)元件的半衰期，使元件具有較長(zhǎng)的使用壽命。
另外，從元件(A)和元件(B)的比較結(jié)果可推論元件(A)只有空穴注入層22和未摻雜任何物質(zhì)的空穴傳輸層25相配合，元件會(huì)衰退得最快。元件(B)僅有P型摻雜物的空穴傳輸層44而沒(méi)有如元件(C)的空穴注入層12，衰退速率則緩和許多。因此，使用摻雜有P型摻雜物的空穴傳輸層的確可提升元件的使用壽命。
從圖4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知元件(A)在操作電壓250小時(shí)后，電壓差維持在1V內(nèi)。元件(B)在操作電壓100小時(shí)后，電壓差會(huì)隨時(shí)間增加而上升大于1V以上。元件(C)在操作電壓250小時(shí)后，電壓差仍維持在1V內(nèi)。因此，元件(A)和元件(C)的結(jié)構(gòu)均具有空穴注入層(CFx)22和12，而使操作電壓可維持穩(wěn)定。
綜合以上，本發(fā)明的空穴注入層(如CFx)12和摻雜有P型摻雜物(如TF-TCNQ)的第一空穴傳輸層14的結(jié)構(gòu)相配合，將使發(fā)光元件(如元件(C))具有較長(zhǎng)的使用壽命，驅(qū)動(dòng)電壓亦十分穩(wěn)定。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的變更與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)根據(jù)所附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)發(fā)光顯示元件，至少包括陽(yáng)極；空穴注入層，形成于該陽(yáng)極上；第一空穴傳輸層，形成于該空穴注入層上，且該第一空穴傳輸層摻雜p型摻雜物；第二空穴傳輸層，形成于該第一空穴傳輸層上；有機(jī)發(fā)光層，形成于該第二空穴傳輸層上；電子傳輸層，形成于該有機(jī)發(fā)光層上；和陰極，形成于該電子傳輸層上。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光顯示元件，其中該空穴注入層的材料包括氟化碳化合物。
3.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光顯示元件，其中該第一空穴傳輸層的材料包括二胺類衍生物。
4.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光顯示元件，其中該第一空穴傳輸層的材料包括NPB摻雜TF-TCNQ。
5.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光顯示元件，其中該第一空穴傳輸層的厚度范圍為500?！?000。
6.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光顯示元件，其中該第二空穴傳輸層的厚度范圍為100?！?00。
7.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光顯示元件，其中該有機(jī)發(fā)光層包括三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)、N，N-雙-(1-萘基)-N，N-二苯基-1，1-聯(lián)苯基-4，4-二胺(NPB)和1H，5H，11H-1-苯并吡喃-6，7，8-ij-喹嗪-11-酮，10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氫-1，1，7，7-四甲基-(9CI)(C545T)材料。
8.如權(quán)利要求7所述的有機(jī)發(fā)光顯示元件，其中該有機(jī)發(fā)光層的材料組成比例為[Alq3∶NPB]∶C545T＝
∶1％。
9.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光顯示元件，其中該電子傳輸層的材料包括三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)。
10.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光顯示元件，其中該陰極的材料包括氟化鋰(LiF)、鋁(Al)或其組合。
全文摘要
一種有機(jī)發(fā)光顯示元件，包括陽(yáng)極；空穴注入層，形成于陽(yáng)極上；第一空穴傳輸層，形成于空穴注入層上，且該第一空穴傳輸層摻雜p型摻雜物；第二空穴傳輸層，形成于該第一空穴傳輸層上；有機(jī)發(fā)光層，形成于第二空穴傳輸層上；電子傳輸層，形成于有機(jī)發(fā)光層上；和陰極，形成于電子傳輸層上。其中，空穴注入層和第一空穴傳輸層相配合，可提升有機(jī)發(fā)光顯示元件的穩(wěn)定性且延長(zhǎng)使用壽命。
文檔編號(hào)H05B33/10GK1589073SQ20041006206
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者游宗燁 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司