专利名称：有机发光二极管装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种有机发光二极管装置，尤指一种具有高演色性的有机发光二极
管装置。
背景技术：
由于有机发光二极管(OLED)具有超轻、超簿(厚度可低于Imm)、亮度高、可视角度大(可达170度)、不需要背光源，功耗低、响应速度快、清晰度高、发热量低、抗震性能优异、制造成本低、可弯曲等优势，逐渐受到各界研究及产业的瞩目。已知有机发光二极管的结构如图1所示，其包括一基板11、一阳极12、一电洞注入层13、一电洞传输层14、一发光层15、一电子传输层16、一电子注入层17、以及一阴极 18。其中，发光层15是配置于电洞传输层14与电子传输层16间，且发光层15的主要功能是为限制或控制电子及电洞有效结合及发光。目前已有文献指出，由设置多层有机层及发光层、或是使用其它有机材料及发光材料，以改善有机发光二极管的演色性或发光效率。然而，目前所发展的有机发光二极管却无法兼具有高演色性及发光效率的特性；且若设置多层有机层及发光层反而增加工艺复杂度，而造成制作成本增加。因此，以目前现有技术及所发展的有机发光二极管，因无法同时具有高演色性及发光效率的特性，且工艺复杂导致价格昂贵，故仍无法用于取代日常照明设备。据此，为了将有机发光二极管应用于日常照明设备上，目前亟需发展出一种具有简单结构的有机发光二极管装置，其除了具有理想发光效率外，更可展现极佳的高演色性， 进而可取代日常照明设备。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种有机发光二极管装置，其由设置至少一间隙层， 以展现高演色性及高发光效率。为达成上述目的，本发明的有机发光二极管装置包括一基板；一第一电极，是设置于该基板上方；一发光区，是设置于该第一电极上方，且该发光区包括多个发光层及至少一间隙层，其中该至少一间隙层是设置于所述发光层的任两者间，且所述发光层分别包括一染料；以及一第二电极，是设置于该发光区上方。在此，该第一电极及该第二电极可分别作为该有机发光二极管装置的阳极及阴极，其材料并无特殊限制，可为任何已知常用的阳极材料(如氧化铟锡)及阴极材料(如LiF/Al)。据此，本发明所提供的有机发光二极管装置，是通过在任意两发光层之间设置至少一间隙层，除了可使有机发光二极管装置具有理想发光效率外，更可展现极佳的高演色性。此外，由于本发明于发光层间设置有间隙层，故即使本发明的有机发光二极管装置结构中仅具有两层发光层，亦即，发光区设计为三层结构，其仍可展现高演色性及高发光效率， 据此，相较于已知需设置多层有机层及发光层的有机发光二极管装置，本发明的有机发光二极管装置具有结构可较为简单且工艺可更加简便的优点。于本发明的有机发光二极管装置中，较佳为，每一间隙层本身不发光，且其材料可分别为有机材料并依照材料能阶(HOMO及LUM0)做选择。举例而言，间隙层的材料其HOMO与LUMO能阶可介于夹置该间隙层的两相邻发光层之间。由此，可控制电洞与电子于发光层结合而发光，进而达到高演色性的效果。此外，间隙层的材料，其电洞传输性较佳为2xlO-3-6xlO-8cm2V-1S-1 ；且于3. SxKT5VcnT1的电场下，其电子传输性较佳为 2X10_3-6X 10_8cmV S^10因此，于本发明的有机发光二极管装置中，每一间隙层的材料可相同或相异，可分别为主体材料、萤光染料或其混合物；且较佳分别为TCTA、CBP、4P-NPD、TPBi, Alq3或其混合物。此外，本发明的有机发光二极管装置可更选择性的包括一电洞传输层、一电洞注入层、一电子传输层、或一电子注入层。若该有机发光二极管装置还包括一电洞传输层或一电洞注入层时，电洞传输层或电洞注入层是位于第一电极与发光区间。若该有机发光二极管装置更同时包括一电洞传输层及一电洞注入层时，则电洞注入层及电洞传输层是依序层迭在第一电极上，使电洞注入层是位于第一电极与电洞传输层间，且电洞传输层位于第一电极与发光区间。若该有机发光二极管装置还包括一电子传输层或一电子注入层时，电子传输层或电子注入层是位于发光区与第二电极间。若该有机发光二极管装置更同时包括一电子传输层及一电子注入层时，则电子传输层及电子注入层是依序层迭于发光区上，使电子传输层是位于发光区与电子注入层间，且电子注入层是位于电子传输层与第二电极间。于本发明的有机发光二极管装置中，每一发光层中的染料可各自独立为一萤光染料、一磷光染料或其混合物。当该发光层的染料为磷光染料或磷光染料与萤光染料的混合物时，该发光层较佳是包括一主体材料；而当该发光层的染料为萤光染料时，则该发光层可选择性地包括一主体材料。在此，本发明的发光层可使用任何已知的萤光染料或磷光染料。举例说明，可发绿光的有机发光材料包括，但不限于:Ir(ppy)3> BNE、Alq、DPT、Alq3、 Bebq2、DMQA、Coumarin 6、Q、NMQ、及Quinacrine等；可发红光的有机发光材料包括，但不限于Ir (piq) 2 (acac)、DCM-2、TMS-SiPc, DCJTB、及ABTX等；可发蓝光的有机发光材料包括， 但不限于MDP3FL、DSB、TPAN、DPAN、DPAP, Perylene (C20H12)、DPVBi、PPD、α -NPD2、β -NPD, TTBND、DCTA、及TDAPTz等；可发橘光的有机发光材料包括，但不限于lH2_phq)3等。于本发明的有机发光二极管装置中，该发光区中的发光层层数并无特殊限制，例如该发光区可包括二至四层发光层。具体地说，所述发光层可包括第一发光层及第二发光层，其中该第一发光层及第二发光层可为相互相邻的两发光层，且间隙层可设置于第一发光层与第二发光层之间，而第一发光层则设置于第二发光层与第一电极之间。或者，所述发光层可包括一第一发光层、一第二发光层及一第三发光层，其中第一发光层可与第二发光层相邻，而第二发光层可与第三发光层相邻，且间隙层可设置于第一发光层与第二发光层之间、第二发光层与第三发光层之间、或第一发光层与第二发光层之间及第二发光层与第三发光层之间，而第一发光层是设置于第二发光层与第一电极之间，第二发光层是设置于第一发光层与第三发光层之间。于本发明的有机发光二极管装置中，每一层发光层可使用相同或相异的材料(包括染料及主体材料)，例如第一发光层、第二发光层及第三发光层可使用相同或相异的材料。较佳为，第一发光层的染料包括MDP3FL及DSB，其中DSB浓度可为MDP3FL的0-50% ；第二发光层及第三发光层使用CBP作为主体材料，而其染料包括Ir (piq) 2 (acac)、Ir (2-phq) 3 及Ir(ppy)3，其中Ir (piq) 2 (acac)含量可占该主体材料的0. Ol-lOwt %，lH2_phq)3含量可占该主体材料的0. 01-10wt%，而Ir(ppy)3含量可占该主体材料的0. Ol-IOwt%。于本发明的有机发光二极管装置中，电洞注入层及电子注入层的材料并无特殊限制，其可为任何已知的电洞注入层材料及电子注入层材料。此外，电洞传输层的材料亦无特殊限制，其可为任何已知的电洞传输层材料，但较佳是为包含有至少一三价氮原子键结碳原子以及至少含一芳香环(aromatic ring)的芳香三级胺化合物(aromatic tertiary amine)，其中芳香族三级胺化合物较佳为芳胺(arylamine)，如单芳基胺(monarylamine)、 双芳基胺(diarylamine)或三芳基胺(triarylamine)。另一方面，电子传输层的材料亦无特殊限制，其可为任何已知的电子传输层材料，但较佳是包括一金属螯合类羟基喹啉 (oxinoid)化合物，或羟基喹啉(oxine)螯合物，如Alq3。于本发明的有机发光二极管装置中，基板并无特殊限制，其可为任何已知常用的基板，如硅基板、玻璃基板、石英基板或塑料基板。本发明的有机发光二极管装置可为底部发光型或顶部发光型。若本发明有机发光二极管装置为底部发光型，该基板较佳为透光基板，第一电极较佳为透光导电层，而第二电极较佳为不透光导电层。若本发明有机发光二极管装置为顶部发光型，该基板较佳为不透光基板，第一电极较佳为不透光导电层，而第二电极较佳为透光导电层。
为使审查员能对本发明目的、技术特征及其功效，做更进一步的认识与了解，以下列举实施例配合附图，详细说明如下，其中图1是已知的有机发光二极管装置的示意图。图2是本发明一较佳实施例的有机发光二极管装置的示意图。图3是本发明另一较佳实施例的有机发光二极管装置的示意图。图4是本发明另一较佳实施例的有机发光二极管装置的示意图。图5是本发明另一较佳实施例的有机发光二极管装置的示意图。图6是本发明另一较佳实施例的有机发光二极管装置的示意图。
具体实施例方式以下是由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可由其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可针对不同观点与应用，在不悖离本创作的精神下进行各种修饰与变更。图2是本发明一较佳实施例的有机发光二极管装置示意图。接下来，将参酌图2 说明本发明一较佳实施例的有机发光二极管装置的制备流程。实施例1首先，提供一基板21，其上方设置有一第一电极22。于本实施例中，基板21是为一玻璃基板，而第一电极22是为一厚度为125nm的ITO阳极。
接着，利用旋转涂布法将PEDOTPSS高分子混合物涂布于第一电极22上，以形成一电洞注入层23。而后，于电洞注入层23上真空蒸镀TAPC小分子，以形成一电洞传输层 24。于本实施例中，电洞传输层M的厚度是为lOnm。将深蓝光染料MDP3FL、天蓝光染料DSB混合于THF溶剂中，经真空干燥工艺后，将此混合物做为一蒸镀源，以于电洞传输层M上形成一第一发光层251。于本实施例中DSB 染料的浓度是为MDP3FL的3wt%，且第一发光层251的厚度是为lOnm。而后，于第一发光层251上形成一间隙层252。于本实施例中，间隙层252的厚度是为3nm，且间隙层252的材料是为CBP。将深红光染料Ir (piq) 2 (acac)、橘红光染料Ir (2-phq) 3、绿光染料Ir (ppy) 3及主体材料CBP混合于THF溶剂中，经真空干燥工艺后，将此混合物做为一蒸镀源，以于间隙层 252上形成一第二发光层253。于本实施例中，Ir (piq) 2 (acac)染料的浓度是为CBP主体材料的Iwt %，Ir (2-phq) 3染料的浓度是为CBP材料的Iwt %，而Ir (ppy) 3染料的浓度是为 CBP的3wt%，且第二发光层253的厚度是为3nm。据此，第一发光层251、间隙层252及第二发光层253即构成本实施例有机发光二极管装置中的发光区25。接着，利用真空蒸镀法，于第二发光层253上蒸镀Bphen，以形成一厚度为15nm的电子传输层26。而后，再于电子传输层沈上蒸镀Alq3，以形成一厚度为5nm的电子注入层 27。最后，再于电子注入层27上形成一第二电极观，其中，第二电极28是为一 LiF/Al 电极。经由上述工艺，则完成本实施例的有机发光二极管装置，其主要包括一基板21 ； 一第一电极22，是设置于该基板21上方；一发光区25，是设置于第一电极22上方，且该发光区25包括多个发光层(即第一发光层251及第二发光层25 及间隙层252，其中该间隙层252是设置于第一发光层251与第二发光层253之间，而第一发光层251是设置于第二发光层253与第一电极22之间，且所述发光层251及253分别包括一染料；以及一第二电极观，是设置于发光区25上方。在此，第一发光层251的染料是包括深蓝光染料MDP3FL 及天蓝光染料DSB，而第二发光层253还包括一主体材料(CBP)，且其使用的染料包括红光染料Ir (piq) 2 (acac)、橘红光染料Ir (2-phq) 3及绿光染料Ir (ppy) 3。此外，本实施例的有机发光二极管装置还包括一电洞注入层23及一电洞传输层 24,是依序迭置于第一电极22上，且位于第一电极22与发光区25间；以及一电子传输层沈及一电子注入层27，是依序迭置于该发光区25上，且位于发光区25与第二电极观间。经由3. 3V电压驱动测试后，本实施例的有机发光二极管装置，可发出白光。于亮度为lOOcd/m2下，发光效率为4. 9Im/ff ；而于亮度为lOOOcd/m2下，发光效率为2. 2Im/W。此外，本实施例的有机发光二极管装置所发出的白光，其CIE坐标为(0. 35，0. 38)，且CRI值高达92。实施例2本实施例的有机发光二极管装置工艺与结构均与实施例1相同，惟不同处在于， 本实施例的间隙层材料是为TCTA。经由3. 5V电压驱动测试后，本实施例的有机发光二极管装置，可发出白光。于亮度为lOOcd/m2下，发光效率为12. 5Im/ff ；而于亮度为lOOOcd/m2下，发光效率为7. 5Im/ff0 此外，本实施例的有机发光二极管装置所发出的白光，其CIE坐标为(0. 43，0. 44)，且CRI值高达94。实施例3本实施例的有机发光二极管装置工艺与结构均与实施例1相同，惟不同处在于， 如图3所示，本实施例的发光区25依序包括多层第一发光层251、一间隙层252及多层第二发光层253。其中，每一第一发光层251的材料均相同，且每一第二发光层252的材料亦相同。实施例4本实施例的有机发光二极管装置工艺与结构均与实施例1相同，惟不同处在于， 如图4所示，本实施例的发光区25依序包括一第一发光层251、一间隙层252、一第二发光层253及一第三发光层254。其中，第三发光层254的材料与第二发光层253相同。实施例5本实施例的有机发光二极管装置工艺与结构均与实施例1相同，惟不同处在于， 如图5所示，本实施例的发光区25依序包括一第一发光层251、一第二发光层253、一间隙层255及一第三发光层254。其中，第三发光层2M的材料与第二发光层253相同且间隙层 255的材料为CBP。实施例6本实施例的有机发光二极管装置工艺与结构均与实施例1相同，惟不同处在于， 如图6所示，本实施例的发光区25依序包括一第一发光层251、一间隙层252、一第二发光层253、一间隙层255及一第三发光层254。其中，第三发光层2M的材料与第二发光层253 相同且间隙层255的材料为TCTA。综上所述，本发明的有机发光二极管装置，由于任意两发光区间设置至少一间隙层，并可调整间隙层的能阶使其位于相邻两发光层能阶之间，以便可利用简单的工艺及装置结构，即得到一具有高演色性及高发光效率的有机发光二极管装置。此外，由于本发明的有机发光装置其结构简单及工艺简便，且可产生具有高演色性的白光，因此，可用于取代一般的日常照明设备。上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种有机发光二极管装置，包括一基板；一第一电极，设置于该基板上方；一发光区，设置于该第一电极上方，且该发光区包括多个发光层及至少一间隙层，其中该至少一间隙层设置于所述发光层的任两者间，且所述发光层分别包括一染料；以及一第二电极，设置于该发光区上方。
2.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中该至少一间隙层的材料为一主体材料、一萤光染料或其混合物。
3.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中该至少一间隙层的材料为TCTA、 CBP、4P_NPD、TPBiaiq3 或其混合物。
4.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中该染料为一萤光染料、一磷光染料或其混合物。
5.如权利要求4所述的有机发光二极管装置，其中所述发光层中的至少一发光层包括该磷光染料，且该至少一发光层还包括一主体材料。
6.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述发光层包括一第一发光层及一第二发光层，且该至少一间隙层设置于该第一发光层与该第二发光层之间，而该第一发光层设置于该第二发光层与该第一电极之间。
7.如权利要求6所述的有机发光二极管装置，其中该第一发光层的该染料包括MDP3FL 及 DSB，且 DSB 含量为 MDP3FL 的 0. 01-50wt%o
8.如权利要求6所述的有机发光二极管装置，其中该第二发光层还包括一主体材料，而该第二发光层的该染料包括Ir (piq) 2 (acac)、Ir (2-phq) 3及Ir (ppy) 3，且 Ir (piq) 2 (acac)含量占该主体材料的0. Ol-IOwt %，Ir (2-phq) 3含量占该主体材料的 0. 01_10wt%，而Ir(ppy)3含量占该主体材料的0. Ol-IOwt%。
9.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述发光层包括一第一发光层、一第二发光层及一第三发光层，且该至少一间隙层设置于该第一发光层与该第二发光层之间、该第二发光层与该第三发光层之间、或该第一发光层与该第二发光层之间及该第二发光层与该第三发光层之间，而该第一发光层设置于该第二发光层与该第一电极之间，该第二发光层设置于该第一发光层与该第三发光层之间。
10.如权利要求9所述的有机发光二极管装置，其中该第一发光层的该染料包括 MDP3FL 及 DSB，且 DSB 含量是为 MDP3FL 的 0. 01_50wt%。
11.如权利要求9所述的有机发光二极管装置，其中该第二发光层还包括一主体材料，而该第二发光层的该染料是包括Ir (piq) 2 (acac)、Ir (2-phq) 3及Ir (ppy) 3，且 Ir (piq) 2 (acac)含量占该主体材料的0. Ol-IOwt %，Ir (2-phq) 3含量是占该主体材料的 0. 01_10wt%，而Ir(ppy)3含量占该主体材料的0. Ol-IOwt%。
12.如权利要求9所述的有机发光二极管装置，其中该第三发光层还包括一主体材料，而该第三发光层的该染料包括Ir (piq) 2 (acac)、Ir (2-phq) 3及Ir (ppy) 3，且 Ir (piq) 2 (acac)含量占该主体材料的0. Ol-IOwt %，Ir (2-phq) 3含量占该主体材料的 0. 01_10wt%，而Ir(ppy)3含量占该主体材料的0. Ol-IOwt%。
13.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，还包括一电洞传输层，设置于该第一电极与该发光区间；一电洞注入层，设置于该第一电极与该发光区间；或一电洞注入层及一电洞传输层，依序迭置于该第一电极上，且位于该第一电极与该发光区间。
14.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，还包括一电子传输层，设置于该发光区与该第二电极间；一电子注入层，设置于该发光区与该第二电极间；或一电子传输层及一电子注入层，依序迭置于该发光区上，且位于该发光区与该第二电极间。
全文摘要
本发明是有关于一种有机发光二极管装置，其包括一基板；一第一电极，设置于该基板上方；一发光区，设置于该第一电极上方，且该发光区包括多个发光层及至少一间隙层，其中该至少一间隙层设置于所述发光层的任两者间，且所述发光层分别包括一染料；以及一第二电极，设置于该发光区上方。据此，本发明的有机发光二极管装置可展现高演色性及高发光效率。
文档编号H01L51/52GK102214799SQ201010250999
公开日2011年10月12日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年4月9日
发明者周卓辉, 周诣杰 申请人:国立清华大学