白光有机发光二极管的制作方法
【专利摘要】本发明的一实施例提供一种白光有机发光二极管，包括：阳极；阴极；以及复合发光层，形成于该阳极与该阴极之间，该复合发光层包括第一主发光体层、第二主发光体层与染料层，该染料层形成于该第一主发光体层与该第二主发光体层之间，且该染料层包括至少两种染料。
【专利说明】白光有机发光二极管
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及一种白光有机发光二极管，特别是涉及一种可降低操作电压并提升效率的白光有机发光二极管。
【【背景技术】】
[0002]目前，广为采用的OLED元件，其发光层均为主发光体(host)与客发光体(dopant)混合的结构，不同的客发光体染料需搭配其适合的主发光体材料，且两者之间的比例对OLED元件的效能影响极大，而客发光体的浓度及均匀性的控制极为困难，需使用精密且复杂的设备设计以解决此问题，相对提高生产的成本。开发OLED元件结构，可简化制作过程，降低制作成本，又能维持或提升元件效能的想法，一直是OLED元件开发人员的目标。
[0003]—般主发光体与客发光体混合的发光层,需考虑主发光体与客发光体两者之间的比例及客发光体分布的均匀性，可发光的区域涵盖整个主发光体的范围，使发光区域可能随着操作电压的改变而转移，制作白光OLED元件时，必须含有多组主发光体与客发光体混合或在主发光体中掺入两种以上客发光体的发光层结构，会造成白光OLED兀件的光色随着操作电压或亮度而改变，因此，制作元件时，需要精准的参数控制及精密的设备设计才能提升良率。
【
【发明内容】
】
[0004]本发明的一实施例，提供一种白光有机发光二极管，包括:阳极；阴极；以及复合发光层，形成于该阳极与该阴极之间，该复合发光层包括第一主发光体层、第二主发光体层与染料层，该染料层形成于该第一主发光体层与该第二主发光体层之间，且该染料层包括至少两种染料(dye)。
[0005]本发明提供一种OLED兀件的发光层结构，不同于一般主发光体(host)与客发光体(dopant)混合的发光层，需考虑主发光体(host)与客发光体(dopant)两者之间的比例及客发光体分布的均匀性，本发明OLED元件的主发光体层与染料层各为独立膜层，且染料层中，各次染料层依序镀膜，形成各自独立的膜层(如图1所示)；或所有染料同时镀膜，控制各染料的累积厚度，不需考虑各染料之间混合的均匀性，而形成混合所有染料的染料层(如图4所示)。以此发光层结构制作的OLED元件可降低元件制程及设备复杂性，轻易制成单色光及白光OLED元件。此外，位于发光区域的次染料层非常薄，使OLED元件得以维持低操作电压，并提升元件效率(电流效率及能量效率)及减缓元件效率随亮度升高而下滑的程度。在白光OLED元件中，由于所有光色染料均涵盖于发光区域内，各光色发光亦几乎维持固定比例，因此，色座标CIE(X，y)随亮度升高而改变的幅度非常小。
[0006]为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，作详细说明如下:
【【专利附图】
【附图说明】】[0007]图1是根据本发明一实施例的一种白光有机发光二极管的剖面示意图；
[0008]图2是根据本发明一实施例的一种白光有机发光二极管的剖面示意图；
[0009]图3是根据本发明一实施例的一种白光有机发光二极管的剖面示意图；
[0010]图4是根据本发明一实施例的一种白光有机发光二极管的剖面示意图；
[0011]图5是根据本发明一实施例的不同白光有机发光二极管其亮度与电压特性的比较图；
[0012]图6是根据本发明一实施例的不同白光有机发光二极管其电流效率与亮度特性的比较图；
[0013]图7是根据本发明一实施例的不同白光有机发光二极管其能量效率与亮度特性的比较图；
[0014]图8是一种传统白光有机发光二极管(OLED)的剖面不意图；
[0015]图9是根据本发明一实施例的不同白光有机发光二极管的CIE-X座标与电压特性的比较图；
[0016]图10是根据本发明一实施例的不同白光有机发光二极管的CIE-y座标与电压特性的比较图；
[0017]图11是根据本发明一实施例的一种白光有机发光二极管的发光光谱；
[0018]图12为一种传统白光有机发光二极管(OLED)的剖面不意图。
[0019]【主要附图标记说明】
[0020]10、50、100、500~白光有机发光二极管；
[0021]12、52、120、520~阳极；
[0022]14、54、140、540~空穴传输层(HTL)；
[0023]16、56、160、560~复合发光层；
[0024]18、58、180、580~电子传输层(ETL)；
[0025]20、60、200、600~阴极；
[0026]22、62、220、620~第一主发光体层；
[0027]24、64、240、640~染料层；
[0028]26、66、260、660~第二主发光体层；
[0029]28、68、280~第一次染料层；
[0030]30、70、300~第二次染料层；
[0031]32、72、320~第三次染料层；
[0032]74~第四次染料层；
[0033]680"第一染料；
[0034]700~第二染料。
【【具体实施方式】】
[0035]请参阅图1，根据本发明的一实施例，说明一种白光有机发光二极管。白光有机发光二极管10包括阳极12、空穴传输层(HTL) 14、复合发光层16、一电子传输层(ETL) 18以及阴极20。复合发光层16形成于阳极12与阴极20之间。空穴传输层(HTL) 14形成于阳极12与复合发光层16之间。电子传输层(ETL) 18形成于复合发光层16与阴极20之间。复合发光层16包括第一主发光体层22、染料层24与第二主发光体层26。染料层24形成于第一主发光体层22与第二主发光体层26之间。第一主发光体层22的厚度大体介于0.5?30nm,第二主发光体层26的厚度大体介于0.5?30nm。值得注意的是，染料层24包括至少两种染料(dye)。在此实施例中，染料层24形成三层次染料层，例如第一次染料层28、第二次染料层30与第三次染料层32,每一次染料层可包括磷光染料或突光染料,各具有一发光波长，例如第一次染料层28包括属于蓝色磷光染料的FIrpic(C28H16F4IN3O2)，第二次染料层30包括属于黄色磷光染料的P0-01 (C31H23IrN2O2S2)，第三次染料层32包括属于蓝色磷光染料的FIrpic(C28H16F4IrN3O2)，亦即次染料层(第一次染料层28、第二次染料层30、第三次染料层32)中，位于中间位置的次染料层(第二次染料层30)具有最大发光波长(黄光)。上述各次染料层的厚度大体介于0.0f lnm。在此实施例中，第一主发光体层22与第二主发光体层26中的一种亦可包括染料。
[0036]请参阅图2,根据本发明的一实施例，说明一种白光有机发光二极管。白光有机发光二极管50包括阳极52、空穴传输层(HTL) 54、复合发光层56、电子传输层(ETL) 58以及阴极60。复合发光层56形成于阳极52与阴极60之间。空穴传输层(HTL) 54形成于阳极52与复合发光层56之间。电子传输层(ETL) 58形成于复合发光层56与阴极60之间。复合发光层56包括第一主发光体层62、染料层64与第二主发光体层66。染料层64形成于第一主发光体层62与第二主发光体层66之间。第一主发光体层62的厚度大体介于0.5?30nm,第二主发光体层66的厚度大体介于0.5?30nm。值得注意的是，染料层64包括至少两种染料(dye)。在此实施例中，染料层64形成四层次染料层，例如第一次染料层68、第二次染料层70、第三次染料层72与第四次染料层74，每一次染料层可包括磷光染料或突光染料，各具有一发光波长，例如第一次染料层68包括属于绿色磷光染料的CF3BN0-acac (C33H23F6IrN4O4)，第二次染料层70包括属于红色磷光染料的Os-red (C42H34F6N8OsP2)，第三次染料层72包括属于黄色磷光染料的P0-01 (C31H23IrN2O2S2)，第四次染料层74包括属于蓝色磷光染料的FIrpic(C28H16F4IrN3O2)，亦即次染料层(第一次染料层68、第二次染料层70、第三次染料层72、第四次染料层74)中，位于中间位置的次染料层(第二次染料层70)具有最大发光波长(红光)。上述各次染料层的厚度大体介于0.0flnm。在此实施例中，第一主发光体层62与第二主发光体层66中的一种亦可包括染料。
[0037]请参阅图3，根据本发明的一实施例，说明一种白光有机发光二极管。白光有机发光二极管100包括阳极120、空穴传输层(HTL) 140、复合发光层160、一电子传输层(ETL) 180以及阴极200。复合发光层160形成于阳极120与阴极200之间。空穴传输层(HTL) 140形成于阳极120与复合发光层160之间。电子传输层(ETL) 180形成于复合发光层160与阴极200之间。复合发光层160包括第一主发光体层220、染料层240与第二主发光体层260。染料层240形成于第一主发光体层220与第二主发光体层260之间。第一主发光体层220的厚度大体介于0.5?30nm,第二主发光体层260的厚度大体介于0.5?30nm。值得注意的是，染料层240包括至少两种染料(dye)。在此实施例中，染料层240形成三层次染料层，例如第一次染料层280、第二次染料层300与第三次染料层320，每一次染料层可包括磷光染料或荧光染料，各具有一发光波长，例如第一次染料层280包括属于蓝色荧光染料的EB515 (昱镭光电科技股份有限公司的材料)，第二次染料层300包括属于黄色荧光染料的EY53 (昱镭光电科技股份有限公司的材料)，第三次染料层320包括属于蓝色荧光染料的EB515 (昱镭光电科技股份有限公司的材料)，亦即次染料层(第一次染料层280、第二次染料层300、第三次染料层320)中，位于中间位置的次染料层(第二次染料层300)具有最大发光波长(黄光)。上述各次染料层的厚度大体介于0.0flnm。在此实施例中，第一主发光体层220与第二主发光体层260中的一种亦可包括染料。
[0038]请参阅图4,根据本发明的一实施例,说明一种白光有机发光二极管。白光有机发光二极管500包括阳极520、空穴传输层(HTL) 540、复合发光层560、电子传输层(ETL) 580以及阴极600。复合发光层560形成于阳极520与阴极600之间。空穴传输层(HTL) 540形成于阳极520与复合发光层560之间。电子传输层(ETL) 580形成于复合发光层560与阴极600之间。复合发光层560包括第一主发光体层620、染料层640与第二主发光体层660。染料层640形成于第一主发光体层620与第二主发光体层660之间。第一主发光体层620的厚度大体介于0.5~30nm，第二主发光体层660的厚度大体介于0.5~30nm。值得注意的是，染料层640包括至少两种染料(dye)。在此实施例中，染料层640混合有两染料，例如第一染料680与第二染料700。第一染料680与第二染料700可包括磷光染料或荧光染料，各具有一发光波长，例如第一染料680包括属于蓝色突光染料的EB515(昱错光电科技股份有限公司的材料)，第二染料700包括属于黄色荧光染料的EY53 (昱镭光电科技股份有限公司的材料)。染料层640的厚度大体介于0.0f 3nm。在此实施例中，第一主发光体层620与第二主发光体层660中的一种亦可包括染料。
[0039]在蒸镀染料层640时，分别检测例如蓝色荧光染料EB515与黄色荧光染料EY53的累积厚度，当其中一染料的累积厚度达预设值时，停止蒸镀此染料，继续蒸镀另一染料，期间不需刻意控制EB515与EY53的镀膜速率比。虽需以共蒸镀制程制作此元件结构，但制程参数已有较大弹性空间。
[0040]本发明提供一种OLED兀件的发光层结构，不同于一般主发光体(host)与客发光体(dopant)混合的发光层，需考虑主发光体(host)与客发光体(dopant)两者之间的比例及客发光体分布的均匀性，本发明OLED元件的主发光体层与染料层各为独立膜层，且染料层中，各次染料层依序镀膜，形成各自独立的膜层(如图1所示)；或所有染料同时镀膜，控制各染料的累积厚度，不需考虑各染料之间混合的均匀性，而形成混合所有染料的染料层(如图4所示)。以此发光层结构制作的OLED元件可降低元件制程及设备复杂性，轻易制成单色光及白光OLED元件。此外，位于发光区域的次染料层非常薄，使OLED元件得以维持低操作电压，并提升元件效率(电流效率及能量效率)及减缓元件效率随亮度升高而下滑的程度。在白光OLED元件中，由于所有光色染料均涵盖于发光区域内，各光色发光亦几乎维持固定比例，因此，色座标CIE(X，y)随亮度升高而改变的幅度非常小。
[0041]【实施例】
[0042]【实施例1】
[0043]白光有机发光二极管I
[0044]请参阅图1，本实施例白光有机发光二极管结构如下:
[0045]阳极12为ΙΤ0，空穴传输层(HTL) 14为TAPC (30nm)，第一主发光体层22为TCTA (4nm)，第二主发光体层 26为CzDBS (4nm)，电子传输层(ETL) 18为TmPyPB (35nm)，电子注入层(EIL)(未图示)为Cs2CO3 (3nm)，阴极20为铝，染料层24由第一次染料层28、第二次染料层30与第三次染料层32三层次染料层堆迭而成，第一次染料层28包括蓝色磷光染料FIrpic (0.1nm)，第二次染料层30包括黄色磷光染料PO-Ol (0.01nm)，第三次染料层32包括蓝色磷光染料FIrpic (0.1nm)。
[0046]本实施例中，当元件操作电压为3.4V时，电流密度为1.88mA/cm2，亮度为1187cd/m2 (请参阅图5)，元件效率达63.10cd/A(电流效率，请参阅图6)与58.501m/ff(能量效率，请参阅图7)
【权利要求】
1.一种白光有机发光二极管，包括: 阳极； 阴极；以及 复合发光层，形成于该阳极与该阴极之间，该复合发光层包括第一主发光体层、第二主发光体层与染料层，该染料层形成于该第一主发光体层与该第二主发光体层之间，且该染料层包括至少两种染料。
2.如权利要求1所述的白光有机发光二极管，其中该第一主发光体层与该第二主发光体层的厚度分别为0.5~30nm。
3.如权利要求1所述的白光有机发光二极管，其中该染料层形成多个次染料层，每一次染料层包括具有一发光波长的染料。
4.如权利要求3所述的白光有机发光二极管,其中该染料包括磷光材料或突光材料。
5.如权利要求3所述的白光有机发光二极管，其中在这些次染料层中，位于中间位置的次染料层具有最大发光波长。
6.如权利要求3所述的白光有机发光二极管，其中该次染料层的厚度为0.Ο?ηπι。
7.如权利要求1所述的白光有机发光二极管，其中该染料层混合有至少两种染料。
8.如权利要求7所述的白光有机发光二极管,其中该染料包括磷光材料或突光材料。
9.如权利要求7所述的 白光有机发光二极管，其中该染料层的厚度为0.03ηπι。
10.如权利要求1所述的白光有机发光二极管，其中该第一主发光体层与该第二主发光体层中的至少一层不包含染料 。
【文档编号】H01L51/50GK103887437SQ201310037022
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年1月30日 优先权日:2012年12月20日
【发明者】古俊能 申请人:财团法人工业技术研究院