專利名稱：有機(jī)電致發(fā)光裝置及提升其效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種光電裝置，更進(jìn)一步地，涉及一種有機(jī)電致發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
有機(jī)電致發(fā)光裝置(organic light-emitting device，OLED)是目前被廣為研究的熱門技術(shù)領(lǐng)域。在美國專利第5,776,623號(hào)中，揭示了一種電場(chǎng)發(fā)光裝置(electroluminescent device)，此電場(chǎng)發(fā)光裝置使用15納米厚的花青銅(copper-phthalocyanine，以下簡(jiǎn)稱CuPc)作為空穴注入層(hole injection layer，HIL)，60納米厚的N，N’-雙-(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-聯(lián)苯-4，4’(N，N’-bis-(1-naphthyl)-N，N’-diphenyl-1，1’-biphenyl-4，4’；以下簡(jiǎn)稱NPB)作為空穴傳輸層(hole transport layer，HTL)，75納米厚的8-羥喹鋁鹽(tris(8-hydroxyquinoline)aluminum；即Alq3)作為電子傳輸層(electron transportlayer，ETL)；然后在Alq3上沉積0.5納米厚的氟化鋰，此氟化鋰可使用以下材料替代氟化鎂、氟化鈣、氧化鋰或氧化鎂。
在美國專利第6,013,384號(hào)中，揭示了一種有機(jī)電場(chǎng)發(fā)光裝置，如圖1a所示，此有機(jī)電場(chǎng)發(fā)光裝置10是在基板11上制造形成，而陽極12、空穴傳輸層13、發(fā)光層14、摻雜有金屬的有機(jī)化合物層15與陰極16則依序形成于基板11上。有機(jī)電場(chǎng)發(fā)光裝置10中包括形成于陽極12與陰極16之間的有機(jī)層17，該有機(jī)層17中包括空穴傳輸層13、發(fā)光層14與摻雜有金屬的有機(jī)化合物層15。
在美國專利公開號(hào)第2004/0032206A1中，揭示了另一種包含堿金屬鹵化物的有機(jī)電致發(fā)光裝置，如圖1b所示，此有機(jī)電致發(fā)光裝置20是在塑料基板21上制造形成，而陽極22、空穴傳輸層23、發(fā)光層24、電子傳輸層25、堿金屬化合物層26與陰極27則依序形成于基板21上；其中，此塑料基板21預(yù)先涂覆有ITO陽極22。陰極27由金屬氧化層27b與含鎂層27a構(gòu)成，而含鎂層27a可由鎂或鎂合金(例如鎂銀合金)構(gòu)成。堿金屬化合物層26可由堿金屬鹵化物(例如LiF)或堿金屬氧化物(例如Li-2O)構(gòu)成。有機(jī)層28包括空穴傳輸層23、發(fā)光層24與電子傳輸層25。
在美國專利第6,551,725B2號(hào)中，揭示了一種有機(jī)電致發(fā)光裝置，如圖1c所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置30是形成于基板31上，而陽極32、空穴注入層33、空穴傳輸層34、發(fā)光層35、電子傳輸層36、緩沖結(jié)構(gòu)37與陰極38則依序形成于基板31上；此有機(jī)電致發(fā)光裝置30包括一緩沖結(jié)構(gòu)37，形成于有機(jī)層39與陰極38之間。此緩沖結(jié)構(gòu)37包括第一緩沖層37a與第二緩沖層37b，第一緩沖層37a由堿金屬鹵化物構(gòu)成，形成于電子傳輸層36上，而第二緩沖層37b由功函數(shù)介于2.0-4.0電子伏特(eV)的金屬或金屬合金構(gòu)成，形成于第一緩沖層37a上。除此的外，空穴注入層33是形成于陽極32與有機(jī)層39之間?？昭ㄗ⑷雽?3可由吡咯紫質(zhì)(porphorinic)或花青(phthalocyanine)構(gòu)成，也可由碳氟高分子CFx構(gòu)成，其中x為1或2?？昭▊鬏攲?4可由各種不同種類的芳香胺(aromatic amines)構(gòu)成。在發(fā)光層35中，由于電子與空穴在此進(jìn)行復(fù)合(recombination)，因而可發(fā)射出光線。陰極38使用濺射沉積(sputter deposition)方式形成，用以提供此有機(jī)電致發(fā)光裝置30較高的導(dǎo)電率(conductivity)以及較好的反射能力。
一般的有機(jī)電致發(fā)光裝置則如圖2所示，有機(jī)電致發(fā)光裝置40是形成于基板41上，而陽極42、空穴源43、發(fā)光層44、電子源45、第一緩沖層46、第二緩沖層47與陰極48則依序形成于基板41上；其中，空穴注入層43a與空穴傳輸層43b共同構(gòu)成空穴源43；電子注入層45b與電子傳輸層45a共同構(gòu)成電子源45?？昭ㄔ?3及/或電子源45可由有機(jī)材料或無機(jī)材料構(gòu)成。發(fā)光層44由摻雜有熒光(fluorescent)摻雜物或磷光(phosphorescent)摻雜物的有機(jī)主體(organic host)構(gòu)成。一般說來，傳統(tǒng)電子源或空穴源的導(dǎo)電率是小于10-8S/cm，因此而限制了一般有機(jī)電致發(fā)光裝置40的發(fā)光效率。
如圖2所示的傳統(tǒng)有機(jī)電致發(fā)光裝置40，除了陽極42與陰極48為高導(dǎo)電率(導(dǎo)電率大于或等于102S/cm)的材料外，位于兩電極之間的有機(jī)材料均為導(dǎo)電率極低的絕緣體(導(dǎo)電率小于10-8S/cm)，因此，傳統(tǒng)有機(jī)電致發(fā)光裝置40內(nèi)部的導(dǎo)電率分布為高(陽極)→低(有機(jī)層)→高(陰極)。由于電極與有機(jī)層界面處的導(dǎo)電率落差太大，因此，電極與有機(jī)層的界面處容易累積電荷，以致于界面處會(huì)產(chǎn)生大量的焦耳熱并形成高的載子注入能壘，這個(gè)現(xiàn)象會(huì)造成組件不穩(wěn)定，并導(dǎo)致高的操作電壓。
此外，由于操作電壓過高，因此傳統(tǒng)有機(jī)電致發(fā)光裝置必須將結(jié)構(gòu)厚度限制在特定的厚度的內(nèi)以防止操作電壓過高，但過薄的結(jié)構(gòu)厚度往往使組件的穩(wěn)定性較差。舉例而言，由于陽極ITO一般采用濺射(sputter)的方式制作，故其表面容易具有尖銳的結(jié)晶(spike)，此時(shí)，若有機(jī)層的厚度不夠厚，則尖銳的ITO容易刺穿有機(jī)膜而造成短路。另外，在制作主動(dòng)式面板時(shí)，由于連接ITO陽極的薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)在運(yùn)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高熱，而一般有機(jī)材料的熔點(diǎn)皆不高(約100-200℃左右)，所以，當(dāng)有機(jī)層太薄時(shí)，發(fā)光區(qū)域會(huì)受到嚴(yán)重的熱干擾而影響發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒在此，本發(fā)明主要提供一種有機(jī)電致發(fā)光裝置，以及提升有機(jī)電致發(fā)光裝置效率的方法，可經(jīng)由選擇電子源與空穴源的材料，使該些材料的導(dǎo)電率比發(fā)光區(qū)的導(dǎo)電率大來達(dá)成。電子源與空穴源的導(dǎo)電率優(yōu)選介于10-8至102S/cm之間。
更進(jìn)一步的說，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，利用將有機(jī)電致發(fā)光裝置的導(dǎo)電率分布改為以下形式高(大于或等于102S/cm)→中(介于10-8至102S/cm)→低(小于10-8S/cm)→中(介于10-8至102S/cm)→高(大于或等于102S/cm)，取代傳統(tǒng)傳統(tǒng)有機(jī)電致發(fā)光裝置的導(dǎo)電率分布高(大于102S/cm)→低(小于10-8S/cm)→高(大于102S/cm)，用以改善傳統(tǒng)有機(jī)電致發(fā)光裝置操作電壓高與穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。而實(shí)施方法是經(jīng)由在高導(dǎo)電率的電極與低導(dǎo)電率的有機(jī)層之間，形成一層或多層具有中度導(dǎo)電率(介于10-8至102S/cm)的半金屬(semi-metal)材料，由于半金屬材料具有高于有機(jī)材料約5個(gè)級(jí)數(shù)(一萬倍)的導(dǎo)電率，所以增加半金屬層的厚度對(duì)有機(jī)電致發(fā)光裝置的操作電壓的影響并不大，因此，可利用此特性來增厚半金屬層的厚度，以制造良好的有機(jī)電致發(fā)光裝置，使其具有高穩(wěn)定性的組件、低操作電壓、具有良好的熱流緩沖層，以及降低ITO陽極的表面尖銳結(jié)晶(spike)的影響。
此外，由于在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將有機(jī)電致發(fā)光裝置的導(dǎo)電率分布調(diào)整為高→中→低→中→高，因此，有機(jī)電致發(fā)光裝置的各層界面處的導(dǎo)電率落差較為和緩，可達(dá)到降低載子注入能壘以及降低界面處的焦耳熱的目的，對(duì)于有機(jī)電致發(fā)光裝置的組件穩(wěn)定性具有很大的幫助。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中提供一種有機(jī)電致發(fā)光裝置，包括有陰極、陽極以及層狀結(jié)構(gòu)，此層狀結(jié)構(gòu)形成于陰極與陽極之間，層狀結(jié)構(gòu)包括有空穴源、電子源以及發(fā)光區(qū)；空穴源緊鄰于陽極；電子源緊鄰于陰極；發(fā)光區(qū)形成于空穴源與電子源之間，發(fā)光區(qū)可由有機(jī)材料構(gòu)成，此有機(jī)材料含有摻雜物，而上述空穴源、電子源與發(fā)光區(qū)分別具有各自的導(dǎo)電率，其中，空穴源的導(dǎo)電率介于10-8至102S/cm之間；電子源的導(dǎo)電率介于10-8至102S/cm之間；發(fā)光區(qū)的導(dǎo)電率小于10-8S/cm；陰極與該陽極的導(dǎo)電率大于或等于102S/cm，其中電子源及/或空穴源包含無機(jī)材料。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中提供一種提升有機(jī)電致發(fā)光裝置效率的方法，包括提供有機(jī)電致發(fā)光裝置，將離子導(dǎo)入此有機(jī)電致發(fā)光裝置的空穴源材料中，使空穴源的導(dǎo)電率介于10-8至102S/cm之間；以及將離子導(dǎo)入此有機(jī)電致發(fā)光裝置的電子源材料中，使電子源的導(dǎo)電率介于10-8至102S/cm之間；其中，發(fā)光區(qū)的導(dǎo)電率小于空穴源與電子源的導(dǎo)電率，而陰極與陽極的導(dǎo)電率大于空穴源與電子源的導(dǎo)電率。上述有機(jī)電致發(fā)光裝置包括有陰極、陽極以及層狀結(jié)構(gòu)，此層狀結(jié)構(gòu)形成于陰極與陽極之間，而層狀結(jié)構(gòu)包括有空穴源、電子源以及發(fā)光區(qū)；空穴源緊鄰于陽極，且空穴源由空穴源材料構(gòu)成；電子源緊鄰于陰極，且電子源由電子源材料構(gòu)成，其中空穴源材料及/或電子源材料包括無機(jī)材料；發(fā)光區(qū)形成于空穴源與電子源之間，發(fā)光區(qū)由有機(jī)材料構(gòu)成，此有機(jī)材料含有摻雜物，而空穴源、電子源與發(fā)光區(qū)分別具有各自的導(dǎo)電率。
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，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下


圖1a-1c與圖2是示出傳統(tǒng)有機(jī)電致發(fā)光裝置的比較例。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置的不同分層的導(dǎo)電率關(guān)系圖。
圖4a-4c、圖5a-5c、圖6-7、圖8a-8c、圖9a-9c、圖10a-10c與圖11-12是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置。
主要組件符號(hào)說明13、23、34、43b～空穴傳輸層；
15～摻雜有金屬的有機(jī)化合物層；17、28、39～有機(jī)層；21～塑料基板；25、36、45a～電子傳輸層；26～堿金屬化合物層；27a～含鎂層；27b～金屬氧化層；33、43a～空穴注入層；37～緩沖結(jié)構(gòu)；37a、46～第一緩沖層；37b、47～第二緩沖層；45b～電子注入層；10、20、30、40、400a、400b、400c、500a、500b、500c、600、700、800a、800b、800c、900a、900b、900c、1000a、1000b、1000c、1100、1200～有機(jī)電致發(fā)光裝置；11、31、41、401、501、601、701、801、901、1001、1101、1201～基板；12、22、32、42、402、502、602、702、802、902、1002、1102、1202～陽極；43、403、503、603、703、803a、803b、803c、903、1003、1103、1203～空穴源；14、24、35、44、404、504、604、704、804、904、1004、1104、1204～發(fā)光區(qū)；45、405、505、605、705、805a、805b、805c、905、1005、1105、1205～電子源；16、27、38、48、406、506、606、706、806、906、1006、1106、1206～陰極；405a、405c、705a～第一電子源；405b、405d、705b～第二電子源；503a、503c、703a～第一空穴源；503b、503d、703b～第二空穴源；
806a、906a、1006a、1106a～鋁電極；806b、906b、1006b、1106b～電子注入層；905a、905c、1105a、1205a～第一電子傳輸層；905b、905d、1105b、1205b～第二電子傳輸層；1003a、1003c、1103a、1203a～第一空穴注入層；1003b、1003d、1103b、1203b～第二空穴注入層；804a、904a、1004a、1104a、1204a～N-型緩沖層；804b、904b、1004b、1104b、1204b～發(fā)光層；804c、904c、1004c、1104c、1204c～P-型緩沖層。
具體實(shí)施例方式
PIN二極管(Positive-Intrinsic-Negative diode)是一種光電二極管(photodiode)，此光電二極管具有寬大(large)且摻雜中性(neutrally)物質(zhì)的本質(zhì)區(qū)(intrinsic region)，本質(zhì)區(qū)是位于P型摻雜區(qū)與N型摻雜區(qū)之間。P型摻雜區(qū)與N型摻雜區(qū)的中的摻雜物質(zhì)顯著地增加了此摻雜區(qū)中半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率，并提升了裝置效能。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的有機(jī)電致發(fā)光裝置中，包括陰極、電子源、發(fā)光層、空穴源以及陽極。上述電子源及空穴源所使用的材料，是采用導(dǎo)電率大于發(fā)光層、但小于陰極與陽極的材料。如第3圖所示，發(fā)光區(qū)的導(dǎo)電率小于10-8S/cm，而電子源及空穴源的導(dǎo)電率則介于10-8至102S/cm之間?；旧详帢O與陽極的導(dǎo)電率大于或等于102S/cm，若陰極是由例如銀或鋁的金屬構(gòu)成，則其導(dǎo)電率會(huì)高于106S/cm；若陽極是由銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)構(gòu)成，則其導(dǎo)電率會(huì)介于103至5*103S/cm之間。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的有機(jī)電致發(fā)光裝置中，電子源及/或空穴源是由無機(jī)材料構(gòu)成，并且此無機(jī)材料具有大于10-8S/cm的導(dǎo)電率。圖4a-4c是根據(jù)本發(fā)明1實(shí)施例所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置400a、400b與400c，具有基板401，而陽極402、空穴源403、發(fā)光區(qū)404、電子源405與陰極406則依序形成于基板401上；其中，空穴源403是由有機(jī)材料構(gòu)成，發(fā)光區(qū)404的導(dǎo)電率小于10-8S/cm，空穴源403與電子源405的導(dǎo)電率則大于10-8S/cm。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的有機(jī)電致發(fā)光裝置400a、400b與400c具有陰極406，此陰極406可由單一電極構(gòu)成，或者由電極與電子注入材料的組合構(gòu)成。電子源405可由相同材料的單層結(jié)構(gòu)，或由不同材料的多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。如圖4a所示，電子源405可由單層無機(jī)材料構(gòu)成；或者如圖4b所示，電子源405由多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中，第一電子源405a可為無機(jī)材料，而第二電子源405b可為有機(jī)材料；或者如圖4c所示，第一電子源405c可為有機(jī)材料，而第二電子源405d可為無機(jī)材料。
圖5a-5c是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置500a、500b與500c，具有基板501，而陽極502、空穴源503、發(fā)光區(qū)504、電子源505與陰極506則依序形成于基板501上；其中，電子源505是由有機(jī)材料構(gòu)成，而空穴源503則可由無機(jī)材料或有機(jī)材料構(gòu)成。如第5a圖所示，空穴源503可由單層無機(jī)材料構(gòu)成；或者如第5b圖所示，空穴源503由多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中，第一空穴源503a可為無機(jī)材料，而第二空穴源503b可為有機(jī)材料；或者如第5c圖所示，第一空穴源503c可為有機(jī)材料，而第二空穴源503d可為無機(jī)材料。
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置600，具有基板601，而陽極602、空穴源603、發(fā)光區(qū)604、電子源605與陰極606則依序形成于基板601上；其中，電子源605與空穴源603皆由無機(jī)材料構(gòu)成。
圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置700，具有基板701，而陽極702、空穴源703、發(fā)光區(qū)704、電子源705與陰極706則依序形成于基板701上；其中，電子源705與空穴源703皆由多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，而電子源705與空穴源703的各分層(sub-layer)705a、705b、703a或703b可分別由無機(jī)材料或有機(jī)材料構(gòu)成。
為了增加各電子源與空穴源的導(dǎo)電率，可使用半金屬(semi-metal)作為各電子源與空穴源的材料來達(dá)到此目的。例如，含有離子添加物(ion-intercalated)的無機(jī)材料，或者含有離子摻雜物(ion-doped)的有機(jī)材料，來作為電子源與空穴源的材料，可達(dá)到10-6S/cm或更高的導(dǎo)電率。
圖8a-8c是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置800a、800b與800c，具有基板801，而陽極802、空穴源803a，803b或803c、發(fā)光區(qū)804、電子源805a，805b或805c與陰極806則依序形成于基板801上。請(qǐng)參照第8a圖，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電子源805a由含有離子添加物的無機(jī)材料(N-型半金屬)構(gòu)成，空穴源803a由含有離子摻雜物的有機(jī)材料(P-型半金屬)構(gòu)成，而發(fā)光區(qū)804由一或多種有機(jī)材料構(gòu)成。請(qǐng)參照第8b圖，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，空穴源803b由含有離子添加物的無機(jī)材料(P-型半金屬)構(gòu)成，電子源805b由含有離子摻雜物的有機(jī)材料(N-型半金屬)構(gòu)成，而發(fā)光區(qū)804由一或多種有機(jī)材料構(gòu)成。請(qǐng)參照第8c圖，在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，電子源805c由含有離子添加物的無機(jī)材料(N-型半金屬)構(gòu)成，空穴源803c由含有離子添加物的無機(jī)材料(P-型半金屬)構(gòu)成，而發(fā)光區(qū)804由一或多種有機(jī)材料構(gòu)成。
上述使用于電子源的含有離子添加物的無機(jī)材料可例如是以氧化物為基礎(chǔ)(oxide-based)的堿金屬或堿土金屬化合物。以氧化物為基礎(chǔ)的無機(jī)化合物可由以下化學(xué)式所定義(characterized)的金屬氧化物構(gòu)成Ax(MyOz)其中，x、y與z分別為大于零的正整數(shù)；A為堿金屬或堿土金屬元素；M選自金屬、過渡金屬與金屬合金；以及O為氧原子。
上述含有離子添加物的無機(jī)材料選自下列化合物L(fēng)iMn2O4，LiCoO2，LiNbO3，Li2WO4，Cs2WO4，CsMnO4，CsVO4，CsTi6O13，MgTiO3，MgWO4，MgZrO3與Li(Ni0.8Co0.2)O2；在上述化合物中，Li＝鋰，Mn＝錳，O＝氧，Co＝鈷，Nb＝鈮，W＝鎢，Cs＝銫，V＝釩，Ti＝鈦，Mg＝鎂，Zr＝鋯，Ni＝鎳。
上述為可能使用于電子源的含有離子添加物的無機(jī)材料；而使用于空穴源的含有離子添加物的無機(jī)材料可以是無機(jī)化合物，此無機(jī)化合物可由以下化學(xué)式所定義的氧化物構(gòu)成Px(MyOz)其中，x、y與z分別為大于零的正整數(shù)；P為p-型摻雜物，例如四氟四氰基醌二甲烷(tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane，以下簡(jiǎn)稱F4-TCNQ)；M選自金屬、過渡金屬與金屬合金；以及O為氧原子。
含有離子摻雜物的有機(jī)材料可以是含有p-型摻雜物的胺類(amine)，此種含p-型摻雜物的胺類的導(dǎo)電率約介于4*10-7至6*10-6S/cm之間，而不含離子摻雜物的有機(jī)材料的導(dǎo)電率則小于10-9S/cm(可視為電絕緣體)。含有離子摻雜物的有機(jī)材料也可以是摻雜鋰的有機(jī)材料，其具有約介于2*10-5至5*10-5S/cm之間的導(dǎo)電率。
圖9-12是根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置。圖9a-9c中的空穴源903是由有機(jī)材料構(gòu)成。如圖9a所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置900a，具有基板901，而陽極902、空穴源903、發(fā)光區(qū)904、電子源905與陰極906則依序形成于基板901上；其中，空穴源903由空穴注入層構(gòu)成，此空穴注入層是由摻雜有F4-TCNQ的花青銅(CuPc)構(gòu)成。F4-TCNQ是一種p-型摻雜物，而摻雜有F4-TCNQ的CuPc則構(gòu)成p-型半金屬。電子源905則由具有LiMn2O4的電子傳輸層構(gòu)成，此LiMn2O4為一種含有離子添加物的無機(jī)材料。而發(fā)光區(qū)904則包括以下三個(gè)分層發(fā)光層904b(emissive layer，EML)，N-型緩沖層904a以及P-型緩沖層904c，其中，N-型緩沖層904a是形成于發(fā)光層904b與電子源905之間，而P-型緩沖層904c則形成于發(fā)光層904b與空穴源903之間。發(fā)光層904b包含一有機(jī)主體(organic host)，此有機(jī)主體摻雜有可發(fā)紅光的摻雜物；N-型緩沖層904a是由4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(4，7-diphenyl-1，10-phenan-throline，以下簡(jiǎn)稱BPhen)構(gòu)成；P-型緩沖層904c是由N，N’-雙-(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-聯(lián)苯-4，4’(NPB)構(gòu)成。N-型緩沖層904a也可作為電子傳輸層之用；而P-型緩沖層904c也可作為空穴傳輸層之用。陰極906包括鋁電極906a以及電子注入層906b(electron injection layer，EIL)，此電子注入層906b是由LiF薄層構(gòu)成。
電子源905除了如圖9a所示由單層電子傳輸層構(gòu)成的外，電子源905也可由雙層電子傳輸層構(gòu)成；如圖9b-9c所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置900b與900c，具有基板901，而陽極902、空穴源903、發(fā)光區(qū)904、電子源905與陰極906則依序形成于基板901上；其中，圖9b所示的電子源905可分別由第一電子傳輸層905a與第二電子傳輸層905b構(gòu)成，而圖9c所示的電子源905可分別由第一電子傳輸層905c與第二電子傳輸層905d構(gòu)成。各層之間的相對(duì)關(guān)系如下如圖9b所示，第二電子傳輸層905b形成于發(fā)光區(qū)904上，第一電子傳輸層905a形成于電子傳輸層905b上，而陰極906則形成于第一電子傳輸層905a上；如圖9c所示，第二電子傳輸層905d形成于發(fā)光區(qū)904上，第一電子傳輸層905c形成于第二電子傳輸層905d上，而陰極906則形成于第一電子傳輸層905c上。如圖9b所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一電子傳輸層905a由LiMn2O4構(gòu)成，而第二電子傳輸層905b由BPhen:Li構(gòu)成；如圖9c所示，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第一電子傳輸層905c由BPhen:Li構(gòu)成，而第二電子傳輸層905d由LiMn2O4構(gòu)成；在上述二實(shí)施例中，陰極906可由Mg:Ag構(gòu)成。由于圖9b-9c中的空穴源903及發(fā)光區(qū)904的組成及功能，與第9a圖中的空穴源903及發(fā)光區(qū)904的組成及功能相同，在此不再贅述。
圖10a-10c是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置1000a、1000b與1000c，其中，電子源1005是由有機(jī)材料構(gòu)成。如圖10a所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置1000a，具有基板1001，而陽極1002、空穴源1003、發(fā)光區(qū)1004、電子源1005與陰極1006則依序形成于基板1001上；電子源1005為電子傳輸層，由BPhen:Cs構(gòu)成。發(fā)光區(qū)1004包括以下三個(gè)分層發(fā)光層1004b，N-型緩沖層1004a以及P-型緩沖層1004c，其中，N-型緩沖層1004a是形成于發(fā)光層1004b與電子傳輸層1005之間，而P-型緩沖層1004c則形成于發(fā)光層1004b與空穴注入層1003之間。發(fā)光層1004b包含有機(jī)主體，此有機(jī)主體摻雜有可發(fā)紅光的摻雜物；N-型緩沖層1004a是由4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BPhen)構(gòu)成；P-型緩沖層1004c是由N，N’-雙-(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-聯(lián)苯-4，4’(NPB)構(gòu)成。N-型緩沖層1004a也可作為電子傳輸層之用；而P-型緩沖層1004c也可作為空穴傳輸層之用。在圖10a中，空穴源1003為空穴注入層，由摻雜有F4--TCNQ的氧化鎢(WO3)構(gòu)成。而陰極1006包括鋁電極1006a以及電子注入層1006b，此電子注入層1006b是由LiF薄層構(gòu)成。
在圖10b-10c中，陰極由Mg:Ag構(gòu)成，空穴源1003可分別由圖10b中的第一空穴注入層1003a與第二空穴注入層1003b，或者圖10c中的第一空穴注入層1003c與第二空穴注入層1003d構(gòu)成。如圖10b-10c所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置1000b與1000c，具有基板1001，而陽極1002、空穴源1003、發(fā)光區(qū)1004、電子源1005與陰極1006則依序形成于基板1001上；各層之間的相對(duì)關(guān)系如下在圖10b中，第二空穴注入層1003b形成于陽極1002上，第一空穴注入層1003a形成于第二空穴注入層1003b上，而發(fā)光區(qū)1004則形成于第一空穴注入層1003a上；在圖10c中，第二空穴注入層1003d形成于陽極1002上，第一空穴注入層1003c形成于第二空穴注入層1003d上，而發(fā)光區(qū)1004則形成于第一空穴注入層1003c上。如圖10b所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一空穴注入層1003a由NPB:F4-TCNQ構(gòu)成，而第二空穴注入層1003b由F4-TCNQ:WO3構(gòu)成；如圖10c所示，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第一空穴注入層1003c由F4-TCNQ:WO3構(gòu)成，而第二空穴注入層1003d由NPB:F4-TCNQ構(gòu)成。圖10b-10c中的電子源1005及發(fā)光區(qū)1004的組成及功能，與圖10a中的電子源1005及發(fā)光區(qū)1004的組成及功能相同，在此不再贅述。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)1100，具有基板1101，而陽極1102、空穴源1103、發(fā)光區(qū)1104、電子源1105與陰極1106則依序形成于基板1101上；其中，電子源1105與空穴源1103皆由無機(jī)材料構(gòu)成。電子源1105為電子傳輸層，由LiMn2O4構(gòu)成，空穴源1103為空穴注入層，由F4-TCNQ:WO3構(gòu)成。陰極1106包括鋁電極1106a以及電子注入層1106b，此電子注入層1106b是由LiF薄層構(gòu)成。圖11中的發(fā)光區(qū)1104的組成及功能，與圖9a中的發(fā)光區(qū)904的組成及功能相同，在此不再贅述。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所示的有機(jī)電致發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)1200，具有基板1201，而陽極1202、空穴源1203、發(fā)光區(qū)1204、電子源1205與陰極1206則依序形成于基板1201上；其中，陰極1206由Mg:Ag構(gòu)成，而電子源1205與空穴源1203各包括一無機(jī)材料與一有機(jī)材料。在圖12中，電子源1205由電子傳輸層1205a與1205b構(gòu)成，空穴源1203由空穴注入層1203a與1203b構(gòu)成，其中，電子傳輸層1205a或1205b可由BPhen:Li或LiMn2O4構(gòu)成，而空穴注入層1203a或1203b可由NPB:F4-TCNQ或F4-TCNQ:WO3構(gòu)成。在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一電子傳輸層1205a由BPhen:Li構(gòu)成，第二電子傳輸層1205b由LiMn2O4構(gòu)成；而第一空穴注入層1203a由NPB:F4-TCNQ構(gòu)成，第二空穴注入層1203b由F4-TCNQ:WO3構(gòu)成。圖12中的發(fā)光區(qū)1204的組成及功能，與圖9a中的發(fā)光區(qū)904的組成及功能相同，在此不再贅述。
概括而言，有機(jī)電致發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)包括陰極、空穴源、發(fā)光區(qū)、電子源與陽極，而本發(fā)明經(jīng)由調(diào)整空穴源、電子源與發(fā)光區(qū)的導(dǎo)電率來改善有機(jī)電致發(fā)光裝置裝置的效能。各層材料的導(dǎo)電率大小分別如下所示電子源與空穴源的導(dǎo)電率大于發(fā)光區(qū)的導(dǎo)電率，但小于陰極與陽極的導(dǎo)電率。電子源與空穴源的導(dǎo)電率優(yōu)選介于10-8至102S/cm。除此之外，電子源及/或空穴源基本上由一或多種無機(jī)材料構(gòu)成。另外，一層或多層的緩沖層也可形成于陰極與陽極之間，且上述的緩沖層可為發(fā)光區(qū)的一部分。
經(jīng)由上述調(diào)整空穴源、電子源與發(fā)光區(qū)的導(dǎo)電率的方式，可使本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)1.使電極與有機(jī)層的界面處不容易累積電荷，因此界面處也不容易產(chǎn)生大量的焦耳熱與高的載子注入能壘，進(jìn)而提高組件的穩(wěn)定性，并降低操作電壓。
2.在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)由在高導(dǎo)電率的電極與低導(dǎo)電率的有機(jī)層之間形成具有中導(dǎo)電率的半金屬材料，可降低ITO陽極的表面尖銳結(jié)晶(spike)的影響，并可作為良好的熱流緩沖層，避免發(fā)光區(qū)域受到熱干擾而影響發(fā)光效率。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例說明如上，但是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)，可進(jìn)行更改與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求書所要求的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)電致發(fā)光裝置，包括陰極；陽極；以及層狀結(jié)構(gòu)，形成于該陰極與該陽極之間，該層狀結(jié)構(gòu)包括空穴源，緊鄰于該陽極；電子源，緊鄰于該陰極；以及發(fā)光區(qū)，形成于該空穴源與該電子源之間，該發(fā)光區(qū)由含有摻雜物的有機(jī)材料構(gòu)成，而該空穴源、電子源與發(fā)光區(qū)分別具有各自的導(dǎo)電率，其中該空穴源的導(dǎo)電率介于10-8至102S/cm之間；該電子源的導(dǎo)電率介于10-8至102S/cm之間；該發(fā)光區(qū)的導(dǎo)電率小于10-8S/cm；以及該陰極與該陽極的導(dǎo)電率大于或等于102S/cm，其中該電子源及/或該空穴源包含無機(jī)材料。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中該空穴源包含P-型半金屬，該電子源包含N-型半金屬，而該發(fā)光區(qū)則包含導(dǎo)電率小于10-8S/cm的電絕緣體。
3.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中該空穴源包括含離子添加物的無機(jī)材料，該電子源包括含離子摻雜物的有機(jī)材料。
4.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中該空穴源包括含離子添加物的無機(jī)材料，該電子源包括含離子添加物的無機(jī)材料。
5.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中該空穴源包括含離子摻雜物的有機(jī)材料，該電子源包括含離子添加物的無機(jī)材料。
6.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中該發(fā)光區(qū)包括發(fā)光層以及P-型緩沖層，其中該P(yáng)-型緩沖層形成于該發(fā)光層與該空穴源之間。
7.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中該發(fā)光區(qū)包括發(fā)光層以及N-型緩沖層，其中該N-型緩沖層形成于該發(fā)光層與該電子源之間。
8.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中該電子源為一層或多層結(jié)構(gòu)，且該電子源含有鋰離子。
9.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中該電子源包括含有LiMn2O4的分層以及含有BPhen:Li的分層。
10.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中該空穴源為一層或多層結(jié)構(gòu)，且該空穴源包括TCNQ。
11.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中該空穴源包括含有NPBF4-TCNQ的分層以及含有F4-TCNQWO3的分層。
12.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光裝置，還包括LiF層，其形成于該陰極與該電子源之間。
全文摘要
在本發(fā)明實(shí)施例中的有機(jī)電致發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)包括陽極、空穴源、發(fā)光區(qū)、電子源與陰極，其中，電子源與空穴源在材料的選擇上遵守下列原則電子源與空穴源的導(dǎo)電率大于發(fā)光區(qū)的導(dǎo)電率。在本發(fā)明的實(shí)施例中，電子源與空穴源的導(dǎo)電率優(yōu)選為10
文檔編號(hào)H01L51/54GK1845356SQ20061007144
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月10日
發(fā)明者劉醕炘 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司