有機電致發光元件及顯示器和電子裝置的製作方法

2023-05-31 04:59:41 4

專利名稱：有機電致發光元件及顯示器和電子裝置的製作方法
技術領域：
本發明提供一種有機電致發光元件，尤指一種具有一設於陰極內的緩衝層的有機電致發光元件。
背景技術：
在各種形式平面顯示器中，由於有機電致發光顯示器(organicelectroluminescent display，OLED)具有很多有利特點，例如自發光源、視角廣、響應時間快、色彩豐富、構造簡單以及節省能源等好處，因此有機電致發光顯示器已被廣泛使用於中小尺寸的攜帶型顯示器領域中。
一有機電致發光顯示器由很多個包含有有機電致發光材料的有機電致發光元件所形成。美國專利案號第6,548,956號揭露了一雙面發光彩色顯示器的有機電致發光元件，其具有垂直堆迭的材料層。請參考圖1，圖1為根據現有美國專利案號第6,548,956號的一有機電致發光元件的側剖面示意圖。有機電致發光元件100形成於一玻璃基底102上，其表面已預先塗布有一透明氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)薄膜104。膜層106包含空穴引導化合物(hole conducting compound)，而膜層108包含電子引導以及高電致發光材料，其中膜層106、108由有機材料所組成。膜層110提供給有機電致發光元件100一電子注入接觸端，其通過沉積方式所製作，且由金屬材料形成，包含有一層薄半透明鎂(magnesium，Mg)/銀(silver，Ag)合金電極。頂層112為一厚ITO膜或一厚氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)膜。數字標號114以及116表示電極接觸端。ITO薄膜104用來當作陽極，而頂層112以及薄金屬層110用來當作有機電致發光元件100的陰極。
為了能注入電子，薄金屬層110的功函數必須能與膜層108中的有機材料的最低未佔分子軌道(lowest unoccupied molecular orbital，LUMO)的能階相匹配。另一方面，由於有機電致發光元件100為一雙面發光彩色顯示器，所以頂層112以及薄金屬層110必須為透明的，也因此薄金屬層110必須非常薄，因而造成較差的導電性，所以必須以具有透明導電材料ITO或IZO的頂層112來補償陰極的電性。然而，以ITO或IZO或形成的透明頂層112系以濺鍍沉積方式形成於薄金屬層110的鎂/銀合金表面，由於電子與離子會於濺鍍工藝中轟擊下方材料，因此容易傷害薄金屬層110以及膜層106、108內的有機材料。此等傷害會造成低發光效率以及降低有機電致發光元件的壽命。因此，上述揭露技術的缺點之一即為有機電致發光元件的發光效率和壽命會被降低。
有關有機電致發光元件的另一構想揭露於美國專利案號第6,420,031號，由Parthasarathy等人所提出。圖2為Parthasarathy專利所揭露一透明發光顯示器(TOLED)200的剖面示意圖。透明發光顯示器包含有一非金屬陰極202、一電子注入界面層(electron injecting interface layer，EIL)204、一電子傳輸層(electron transporting layer，ETL)206、一空穴傳輸層(hole transportinglayer，HTL)208、一陽極層210以及一基底212。電子注入界面層204的製作是在沉積完空穴傳輸層208以及電子傳輸層206之後，再通過沉積一層酞菁銅(copper phthalocyanine，CuPc)薄膜而形成，電子注入界面層204被之後以濺鍍方式形成的ITO膜所覆蓋，此ITO層用來當作TOLED 200的陰極202。
然而，酞菁銅材料會吸收波長約為625納米的光線，因此會對光線效率造成影響。此外，在接近陰極處使用酞菁銅會造成較高操作電壓。再者，酞菁銅的蒸鍍溫度遠高於一般有機材料，且因酞菁銅材料較不易清洗，所以容易在製作酞菁銅層時造成蒸鍍腔體的汙染。因此，具有酞菁銅材料的透明發光顯示器200並不適合用於量產。
由上述可知，如何提供具有較佳發光效率且易於量產的有機電致發光元件仍然為業界的重要課題之一。

發明內容
本發明提供一種包含有一有機電致發光元件的電子裝置，以用來顯示圖像。上述有機電致發光元件的一實施例包含有一陽極、一有機電致發光材料層以及一複合層透明陰極，依序設於一基底上。該透明陰極包含有設於透明陰極的底部的一薄金屬層、設於薄金屬層之上的一摻雜緩衝層，以及設於摻雜緩衝層之上的一透明電極。
該摻雜緩衝層提供了保護薄金屬層及其下方材料的功能，而且即使透明電極材料具有一低功函數，其仍然能維持電子注入效率。因此，本發明的一實施例提供了一頂部發光或一雙面發光有機電致發光顯示器，其包含有具較佳發光效率與較長壽命的有機電致發光元。


圖1為現有一有機電致發光元件的側剖面示意圖；圖2為現有一透明發光顯示器的剖面示意圖；圖3為本發明用於顯示圖像的一電子裝置的一實施例的頂視圖；圖4為圖3所示有機電致發光元件的側剖面示意圖。
主要元件符號說明1電子裝置 10有機電致發光顯示器12 顯示區域 14控制電路15 輸入元件 16數據線驅動器18 掃描線驅動器 20有機電致發光元件22 數據線 24掃描線26 次像素電路 27基底28 空穴傳輸層 29陽極30 發光層 31空穴注入層32 電子傳輸層 34電子注入層36 薄金屬層 38摻雜緩衝層40 透明電極 42透明陰極100 有機電致發光元件 102 玻璃基底104、106、108、110 薄膜112 頂層 114、116 電極接觸端200 透明發光顯示器 202 陰極204 電子注入接合層 206 電子傳輸層208 空穴傳輸層 210 陽極層212 基底具體實施方式
圖3為本發明用於顯示圖像的一電子裝置的一實施例的頂視圖。如圖3所示，電子裝置1包含有一輸入元件15以及一有機電致發光顯示器10。電子裝置1可為一攜帶式裝置，例如個人數字助理(personal digital assistant，PDA)、筆記型電腦、平板電腦、手機或圖像顯示監視器等。輸入元件15可耦合至有機電致發光顯示器10且包含有一處理器或類似元件，以提供圖像數據給一控制電路14，進而產生圖像。有機電致發光顯示器10包含有一顯示區域12，其具有由多條數據線22(例如D1、D2及D3)與多條掃描線24(例如S1、S2及S3)所組成的陣列。顯示區域12亦包含有多個次像素電路26，其中各次像素電路26具有至少一薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)以及一有機電致發光元件20，設於一數據線22與一掃描線24的各交界處。各次像素電路26電連接於對應的一數據線22與一掃描線24，以驅動所對應的次像素內的有機電致發光元件20。數據線D1、D2及D3連接於一數據線驅動器16，用來接收一圖像數據信號，而掃描線S1、S2及S3連接於一掃描線驅動器18，用來接收一開關/定址信號。掃描線驅動器18與數據線驅動器16通過一控制電路14所控制。有機電致發光顯示器10可為一頂部發光顯示器，然而本發明亦可應用於一雙面發光顯示器。
圖4為圖3所示有機電致發光元件20的側剖面示意圖。如圖4所示，有機電致發光元件20包含有一基底27以及一陽極29、一空穴注入層(holeinjection layer，HIL)31、一空穴傳輸層28、一發光層(emitting layer，EML)30、一電子傳輸層32、一電子注入層34與一複合層透明陰極42，依序設於基底27上。有機電致發光顯示器10可為一頂部發光顯示器，其中基底27以及陽極29電極可皆為透明的。在本實施例中，基底27可為一玻璃基底。在不同的實施例中，基底可為一塑膠薄板或金屬薄板。陽極29可由ITO或IZO所形成。然而，在其他實施例中，當陽極29不需為透明時，其可由金(aurum，Au)、銀、鋁(aluminum，Al)或鉑(platinum，Pt)所形成。
空穴注入層31、空穴傳輸層28、發光層30、電子傳輸層32以及電子注入層34組成一有機電致發光材料層，且發光層30可為摻雜材料的發光層，其中該雜質濃度為約0.01至10重量百分比。空穴注入層31的主要材料為LG化學公司(LG Chem)所生產的LGC101。空穴傳輸層28包含有NPB(4，4』-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl)。發光層30包含有8-羥基喹啉鋁(tris(8-quinolinato-N1，08)-aluminum，Alq3)，其摻雜有C545T(10-(2-benzothiazolyl)-2，3，6，7-tetrahydro-1，1，7，7，-tetramethyl-1-1-H，5H，11H-[1]BENZOPYRANO[6，7，8-ij]quionlizin-11-one)。電子傳輸層32包含有Alq3，同時電子注入層34包含有氟化鋰(lithium fluoride，LiF)。上述各層有機電致發光材料可分別通過蒸鍍(evaporation)、旋轉塗布(spin coating)或噴墨(ink jet printing)等方式形成於陽極29上。在各種實施例中，包含有機電致發光材料的膜層由真空蒸鍍法、分子束外延蒸鍍法(evaporation onmolecular beam epitaxy，MBE)、沉浸法、旋轉塗布法、鑄造法、條碼法(barcode)以及滾筒塗布法(roll coating)所形成。
複合層透明陰極42由下而上由一薄金屬層36、一摻雜緩衝層38以及一透明電極40所構成。薄金屬層36可通過一蒸鍍法所製作，且選擇性包含有鋁、銀、鋇(barium，Ba)、鈣(calcium，Ca)、鎂(magnesiumM，Mg)/銀合金、鋁/鋰合金、鋁/鋇合金或上述金屬材料的合金。為了使光線能夠通過，圖4中所示的薄金屬層36的厚度h可小於或等於20納米。在一實施例中，薄金屬層的厚度範圍可為約1納米至20納米。摻雜緩衝層38包含有電子傳輸材料，且摻雜有低功函數雜質，其中該電子傳輸材料可為Alq3或10-羥基苯並喹啉鈹(bis(10-hydroxyben-zo[h]quinolinato)beryllium，Bebq2)。摻雜緩衝層38可通過共蒸鍍方式所形成。摻雜緩衝層38的雜質包含有具低功函數的金屬材料，其中該低功函數可小於或等於4.2電子伏特(electron volt，eV)。在一實施例中，雜質的金屬材料包含有鹼金屬(alkali metal)、鹼土金屬(alkali earth metals)、過渡金屬或稀土金屬(rare earth metal)。根據不同的實施例，該雜質的金屬材料可選自鋰、銫(cesium，Cs)、鍶(strontium，Sr)或釤(samarium，Sm)。摻雜緩衝層38中金屬材料的雜質濃度可為約0.1至99重量百分比。在一實施例中，雜質濃度可為約0.1至30重量百分比。摻雜緩衝層38的厚度可為約1納米至50納米。在形成摻雜緩衝層38之後，可以濺鍍工藝形成一透明電極40，其中透明電極40包含有ITO或IZO，且厚度為約10納米至400納米。摻雜緩衝層38可以避免薄金屬層36以及位於薄金屬層36下方的有機電機發光材料在以濺鍍工藝製作透明電極40時受到傷害。此外，由於摻雜緩衝層38中的電子傳輸材料摻雜有低功函數材料，能具有高電子注入以及傳輸效率，因此即使透明電極40的材料具有高功函數，有機電致發光元件20仍然能具有高電子注入效率。
根據不同的實施例，本發明提供了一種有機電致發光元件，其具有包含了一摻雜緩衝層的複合層透明陰極。有機電致發光元件可以應用於有機電致發光顯示器或任何電子裝置中。由於包含有前文所揭露的特殊材料，摻雜緩衝層能保護薄金屬層以及其下方的有機材料，而不會損失電子注入與傳輸效率，而且該薄金屬層可被保留於陰極中，以匹配其下方有機材料的LUMO能階，使得此發光元件能具有一較佳發光效率。因此，本發明能提供一種具有較長壽命以及較佳顯示效果的頂部發光或雙面發光有機電致發光元件或有機電致發光顯示器。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種有機電致發光器件，包含基底；陽極，設於該基底上；有機電致發光材料層，設於該陽極上；以及複合層透明陰極，設於該有機電致發光材料層上，該透明陰極包含有薄金屬層，設於該透明陰極的底部；摻雜緩衝層，設於該薄金屬層上以及透明電極，設於該摻雜緩衝層之上。
2.如權利要求1所述的有機電致發光元件，其中該摻雜緩衝層包含電子傳輸材料。
3.如權利要求2所述的有機電致發光元件，其中該摻雜緩衝層包含8-羥基喹啉鋁(tris(8-quinolinato-N1，08)-aluminum，Alq3)或10-羥基苯並喹啉鈹(bis(10-hydroxyben-zo[h]quinolinato)beryllium，Bebq2)。
4.如權利要求2所述的有機電致發光元件，其中該摻雜緩衝層的雜質包含金屬材料。
5.如權利要求4所述的有機電致發光元件，其中該金屬材料具有功函數，其小於或等於4.2電子伏特。
6.如權利要求5所述的有機電致發光元件，其中該金屬材料選自鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬或稀土金屬。
7.如權利要求4所述的有機電致發光元件，其中該摻雜緩衝層的雜質選自鋰、銫、鍶或釤。
8.如權利要求4所述的有機電致發光元件，其中該摻雜緩衝層的雜質濃度為約0.1至99重量百分比。
9.如權利要求4所述的有機電致發光元件，其中該摻雜緩衝層的雜質濃度為約0.1至30重量百分比。
10.如權利要求1所述的有機電致發光元件，其中該摻雜緩衝層具有一厚度，其為約1納米至50納米。
11.如權利要求1所述的有機電致發光元件，其中該薄金屬層具有一厚度，其為約1納米至20納米。
12.如權利要求1所述的有機電致發光元件，其中該薄金屬層包含鋁、銀、鋇、鈣、鎂/銀合金、鋁/鋰合金或鋁/鋇合金。
13.如權利要求1所述的有機電致發光元件，其中該透明電極具有一厚度，為約10納米至400納米。
14.如權利要求1所述的有機電致發光元件，其中該透明電極包含氧化銦錫或氧化銦鋅。
15.如權利要求1所述的有機電致發光元件，其中該有機電致發光材料層包含空穴注入層，設於該陽極上；空穴傳輸層，設於該空穴注入層之上；發光層，設於該空穴傳輸層之上；電子傳輸層，設於該發光層以及電子注入層，設於該電子傳輸層。
16.如權利要求1所述的有機電致發光元件，其中該有機電致發光元件為頂部發光元件或雙面發光元件。
17.如權利要求1所述的有機電致發光元件，其中該基底包含玻璃、塑膠薄板或金屬薄板。
18.如權利要求1所述的有機電致發光元件，其中該陽極包含氧化銦鍚、氧化銦鋅、金或鉑。
19.一種有機發光顯示器，其包含顯示區域，包含如權利要求1所述的有機電致發光元件；掃描線驅動器以及數據線驅動器，耦合於該顯示區域以及控制電路，用來控制該掃描線驅動器以及該數據線驅動器以產生圖像。
20.一種電子裝置，其包含如權利要求19所述的有機發光顯示器以及輸入元件，用來提供圖像數據給該有機發光顯示器，以產生圖像。
全文摘要
本發明提供一種有機電致發光元件，包含有陽極、有機電致發光材料層以及複合層透明陰極，依序設於基底上。複合層透明陰極包含設於透明陰極的底部的薄金屬層、設於薄金屬層之上的摻雜緩衝層，以及設於摻雜緩衝層之上的透明電極。
文檔編號G09F9/30GK101055921SQ20071009096
公開日2007年10月17日 申請日期2007年3月29日 優先權日2006年4月12日
發明者黃啟賢, 葉佩勳 申請人:統寶光電股份有限公司