專利名稱：全波長白光有機電激發(fā)光裝置及其制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種全波長白光有機電激發(fā)光裝置，特別涉及一種各色光都能均衡調(diào)和發(fā)射出混成白光，此白光可搭配彩色濾光片制作全彩面板的全波長白光有機電激發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光二極管(OLED)又可稱為有機電激發(fā)光(OrganicElectroluminescence，簡稱OEL)，簡單地說就是外加一偏壓使電子電洞分別經(jīng)過電洞傳輸層(Hole Transporting Layer)與電子傳輸層(Electron Transporting Layer)后，進入一具有發(fā)光特性的有機物質(zhì)發(fā)光層，在其內(nèi)進行再結(jié)合時形成一″激發(fā)光子″(exciton)，之后再將能量釋放出來而回到基態(tài)(ground state)，而這些被釋放出來的能量會去激發(fā)有機材料中的熒光分子產(chǎn)生″光子″(photon)，由于所選擇的發(fā)光層材料不同，可使能量以不同顏色的光的形式釋放出來，而形成OLED的發(fā)光現(xiàn)象。
有機電激發(fā)光顯示技術(shù)因本身具有低成本、壽命長、低驅(qū)動電壓、應答速度快、發(fā)光效率好、耐震性好、廣視角、及厚度薄等特性而成為卓越的平面顯示器技術(shù)，而全彩有機EL(Electroluminescence)顯示器的制作，可以用發(fā)出白光的有機EL搭配彩色濾光片的方法來達到，然而該發(fā)白光的發(fā)光層材料的尋找與搭配非常不容易。
目前一般制作全彩有機電激發(fā)光顯示器的方法為利用屏蔽(shadow mask)來定位發(fā)出紅(R)、綠(G)、藍(B)三原色光并列的方式制作，該方法在制程上須經(jīng)過三次感光耦合元件(CCD)對位。然而，隨著顯示器高分辨率的發(fā)展，受限于屏蔽技術(shù)及對位誤差，產(chǎn)品的合格率就不易提升，加上不同色光的OLED有不同的結(jié)構(gòu)設計，在制程上非常耗時；同時，OLED對發(fā)出紅、綠、藍三原色光的發(fā)光層壽命也不一樣，所以當其中一個色光發(fā)光層衰減時，顯示器的整體色偏情形就會很嚴重，造成產(chǎn)品的穩(wěn)定度不易控制。
所以，針對上述缺點提出了利用單一發(fā)白光元件，在搭配彩色濾光片(color filter)后而成為全彩顯示器，因為單一發(fā)白光元件不需要感光耦合元件對位及利用屏蔽定義發(fā)出紅、綠、藍色光的發(fā)光體位置，因而可有效降低制程誤差，對合格率的提升有很大幫助，在制程時間上也比傳統(tǒng)的方式減少三倍的時間。
目前為了獲得發(fā)白光有機電激發(fā)光元件，必須要去激發(fā)超過一種分子的材料，因為單一種有機分子并不容易跨越到整個可見光光譜的區(qū)域。根據(jù)涵蓋光譜的特性去達到發(fā)白色光的方式之一是在一主發(fā)光體中摻雜另一客發(fā)光體，可以造成在摻雜位置從主發(fā)光體到客發(fā)光體的能量轉(zhuǎn)移或載子捕集，不完全的能量轉(zhuǎn)移可使兩者都同時發(fā)光。
現(xiàn)有專利“可投射白色光源的有機發(fā)光裝置及其制作方法”中提到(請參閱圖1所示)其主要是在一相對應的陽極10及陰極15間設有一電洞注入層11、一電洞傳輸層12、發(fā)光層13、及電子傳輸層14，其中發(fā)光層(DPVBi)13內(nèi)摻雜有一第一摻雜劑(DCM2)，而電子傳輸層14內(nèi)摻雜有第二摻雜劑(C6)，當陰極15及陽極10受到外加電壓的作用時，發(fā)光層13、第一摻雜劑、及第二摻雜劑可個別投射出相對應的一第三光源(B)、第一光源(R)、及第二光源(G)，通過紅綠藍三原色的組合，而得到一連續(xù)全波段白色光源。
該專利中指出該最佳結(jié)構(gòu)為DPVBi摻雜0.025％DCM2，Alq摻雜0.1％C6，其元件能階示意圖如圖2所示，其中EXC代表真空能階與XC元件傳導能階(X為10～15元件的代號)的能階差，也代表該元件的電子親和力(electron affinities)；EXV代表真空能階與XV元件價帶能階(X為10～15元件的代號)的能階差，此也代表該元件的離子電位(ionization potential)。由上述與圖標可知在主體材料內(nèi)摻雜客體材料，此客體材料的摻雜濃度幾乎都小于1％，有的甚至小于0.1％，對于制程參數(shù)的控制上來說是極為困難的，所以只要有稍微的變化，對于濃度百分比來說已是劇烈變化，而且在雙發(fā)光層的設計上很難使這兩個發(fā)光區(qū)都能平均地發(fā)光，往往兩個發(fā)光層能階太接近，隨著操作電壓的改變，發(fā)光區(qū)域也容易隨電壓移動偏移。而且，發(fā)光光譜在長波長部分嚴重不足(如圖3所示)，該紅、綠、藍三原色的強度相差很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于解決上述缺失，因而本發(fā)明提出了一種發(fā)光主體材料摻雜于另一發(fā)光主體材料內(nèi)的全波長白光有機電激發(fā)光裝置，因為同為主體材料所以其發(fā)光效率也較相近，同時使得摻雜濃度比例需求較高，制程控制也變得較為容易。
本發(fā)明的另一目的在于設置有一電洞阻隔層，利用該電洞阻隔層與第一發(fā)光層在能階上的差異，可將電子與電洞的再結(jié)合區(qū)局限于發(fā)光主體材料區(qū)和電洞阻隔層接口，使得發(fā)光區(qū)的發(fā)光頻譜不會隨著電壓改變而有大幅度的變化。
本發(fā)明的再一目的是電洞阻隔層摻雜發(fā)光染料，使電洞阻隔層同時具備電洞阻隔層及發(fā)光層的功能，這樣就能制作出一發(fā)白光的有機電激發(fā)光裝置。
本發(fā)明是一種全波長白光有機電激發(fā)光裝置，其結(jié)構(gòu)由下而上依序包括一透明導電基板、一電洞傳遞層、一發(fā)光層、一電洞阻隔層、一電子傳遞層、一電子注入層及陰極，其中該發(fā)光層是由一其內(nèi)摻雜綠光染料的藍光材料所形成發(fā)藍綠光源的發(fā)光層，電洞阻隔層(34)內(nèi)摻雜紅光染料使之可發(fā)出紅光源；通過本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)設計，再選擇適當?shù)陌l(fā)光主體材料搭配，就能制作出適合搭配彩色濾光片制作全彩面板用的全波長白光有機電激發(fā)光元件。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的有機發(fā)光裝置示意圖。
圖2是根據(jù)圖1所示裝置的各元件的能階示意圖。
圖3是根據(jù)圖1所述裝置的波長對應發(fā)光強度的對照圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的有機發(fā)光裝置的示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明裝置的實施例的各元件的能階示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例所發(fā)出色的光波長對應發(fā)光強度的對照圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例在電壓10、11、12、13及14V所發(fā)出的白光在色度坐標圖(CIE)的坐標示意圖。
具體實施例方式
有關本發(fā)明的詳細內(nèi)容及技術(shù)說明，現(xiàn)結(jié)合

如下請參閱圖4所示，是根據(jù)本發(fā)明的有機發(fā)光裝置的示意圖。如圖所示本發(fā)明的全波長白光有機電激發(fā)光裝置其結(jié)構(gòu)由下而上依序包括有一透明導電基板31作為陽極、一電洞傳遞層32、一發(fā)光層33、一電洞阻隔層34、一電子傳遞層35、一電子注入層36、及一陰極37，其中該發(fā)光層33由一藍光材料的主體(host)材料內(nèi)摻雜另一發(fā)綠光的主體材料的綠光染料333而形成一發(fā)藍綠光源的發(fā)光層33；同時該電洞阻隔層34內(nèi)摻雜有發(fā)紅光的主體材料的紅光染料344，使電洞阻隔層34可發(fā)出紅光源。
其制作方法主要是在一相對應的作為陽極的透明導電基板31與陰極37之間設有電洞傳遞層32、發(fā)光層33、電洞阻隔層34、電子傳遞層35、及電子注入層36。
其中該發(fā)光層33由一內(nèi)含同為發(fā)光主體材料的綠光染料333的藍光材料所形成發(fā)藍綠光源的發(fā)光層33；該電洞阻隔層34內(nèi)摻雜一發(fā)光主體材料的紅光染料344，使電洞阻隔層34為一可發(fā)出紅光源的電洞阻隔層34；通過該藍綠光源與紅光源的組合成為一白色光源。這樣就能制作出發(fā)光強度相近的三波長的全波長白光有機電激發(fā)光裝置，此全波長白光有機電激發(fā)光裝置很適合搭配彩色濾光片(color filter)制作全彩顯示器。
其中該發(fā)光層33可選擇1，4-bis(2，2-diphenyl vinyl)benzene(DPVBi)、二苯乙烯芳香羥的衍生物(distyrylarylene(DSA)) (例如日本出光興產(chǎn)株式會社制造的高亮度藍光主體材料，編號為Ide120)、bis(2-methyl-8-quinolinato)4-phenylphenolate aluminum(Balq)、Poly(N-Vinylcarbazole)(PVK)、4-{4-[N-(1-naphthyl)-N-phenylaminophenyl]}-1，7-diphenyl-3，5-dimethyl-1，7-dihydro-dipyrazolo[3，4-b；4’3’-e]pyridine(PAP)及其組合之一，其中發(fā)藍光的。綠光染料333可選擇Coumarin6(C6)、Coumarin 545T(C545T)、tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum(III)(Alq3)、dimethylquinacridones(DMQA)及其組合的其中之一；且，該綠光染料333對該發(fā)光層33的容積比例范圍是0.1％至20％之間。
又，該電洞阻隔層34可選擇N-arylbenzimidazoles(TPBi)、2，9-dimethyl-4，7-diphenyl-1，10-phenanthroline(BCP)、bis(2-methyl-8-quinolinato)4-phenylphenolate aluminum(Balq)、3-(4’-tert-butylphenyl)-4-phenyl-5-(4”-biphenyl)-1，2，4-triazole(TAZ)、2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)1，3，4-oxadiazole(PBD)及其組合的其中之一。該紅光染料344可選擇4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran(DCJTB)、2-{2-[2-(1，1，7，7-Tetramethyl-2，3，6，7-tetrahydro-1H，5H-pyrido[3，2，1-ij]quinolin-9-yl)(PhDCJT)、4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyry)-4H-pyran(DCM)、4-dicyanomethylene-2-methyl-6-[2-(2，3，6，7-tetrahydro-1H，5H-benzo[i，j]quinolizin-8-y1)vinyl]-4H-pyran(DCM2)及其組合的其中之一；且，該紅光染料344對該電洞阻隔層34的容積比例范圍是0.1％至5％之間。
因為發(fā)出紅綠藍三原色光源的發(fā)光材料均為發(fā)光主體材料，所以摻雜各色的染料濃度較大，對于制程穩(wěn)定誤差有較大的容忍度，稍微的濃度變化并不會造成光色明顯的偏差，使得制程的難度降低。
請再搭配參閱圖5所示，是根據(jù)本發(fā)明裝置的實施例中各元件的能階示意圖。同時舉一實施例說明本發(fā)明的功效，本實施例的結(jié)構(gòu)如下
電洞傳遞層32(BPAPF 600埃)/發(fā)光層33(PAP1.5％綠光染料333(Alq3 200埃))/電洞阻隔層34(TPBi0.8％紅光染料344(DCJTB 100埃))/電子傳遞層35(Alq 200埃)/電子注入層36(LiF7埃)/陰極37(Al 1500埃)。
其元件能階示意圖如圖5所示，其中EXC代表真空能階與XC元件傳導能階(X為31～37元件的代號)的能階差，此也代表該元件的電子親和力(electron affinities)；EXV代表真空能階與XV元件價帶能階(X為31～37元件的代號)的能階差，此也代表該元件的離子電位(ionization potential)。
如圖所示，電子親和力EXC愈大且兩元件間的能階差愈小，愈容易讓電子注入，所以當本裝置外加一偏壓時，電子將由陰極37經(jīng)過電子傳遞層35至電洞阻隔層34與發(fā)光層33，且因為發(fā)光層的傳導能階E33C至電洞傳遞層32的傳導能階E32C較前者E34C至E33C大很多，所以電子要躍過發(fā)光層33至電洞傳遞層32的機率相對較小，因此注入的電子將大部分留置于電洞阻隔層34與發(fā)光層33。
另一方面，由透明導電基板31的陽極注入電洞傳遞層32的電洞將由于價帶能階EM31、E32V、E33V依序降低，而將由電洞傳遞層32很快的進入發(fā)光層33，又因為發(fā)光層33的價帶能階E33V至電洞阻隔層34的價帶能階E34V的能階差極大，所以電洞要躍過電洞阻隔層34至電子傳遞層35的機率相對較小，因此注入的電洞將大部分留置于電洞阻隔層34與發(fā)光層33的接口，使此兩發(fā)光層同時參與發(fā)光。在不同的操作電壓下，因為有此能階差的結(jié)構(gòu)設計，使得電子與電洞的再接合區(qū)不會改變，還是停留在兩個發(fā)光層的接口。
通過該兩具有發(fā)光功能的該發(fā)光層33與電洞阻隔層34有能階差設計，使本發(fā)明的裝置在發(fā)出色光時其光波長對應發(fā)光強度對照將如圖6所示，為一色光的波長450～630nm時，其強度一致的全波長白光發(fā)光裝置，且該450～630nm波長內(nèi)的光強度都維持在0.8以上，這樣三原色(450～630nm波長內(nèi)的光)將是一個各色光強度均勻的全波長白光有機電激發(fā)光裝置，又如圖7所示，本實施例在電壓10、11、12、13及14V所發(fā)出的白光在色度坐標圖(CIE)的坐標示意圖可知本實施例是相當好的白光，且在操作實用區(qū)色度坐標圖(CIE)的坐標不隨電壓的變化而有大幅變化，所以本發(fā)明的全波長白光有機電激發(fā)光裝置，很適合搭配彩色濾光片制作全彩顯示器。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包括在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種全波長白光有機電激發(fā)光裝置，其特征在于所述全波長白光有機電激發(fā)光裝置包括一透明導電基板(31)；一設置于所述透明導電基板(31)上的電洞傳遞層(32)；一設置于所述電洞傳遞層(32)上的發(fā)光層(33)，所述發(fā)光層(33)由一內(nèi)含綠光染料(333)的藍光材料而形成發(fā)藍綠光源的發(fā)光層(33)；一設置于所述發(fā)光層(33)上的電洞阻隔層(34)，并在其內(nèi)摻雜紅光染料(344)，使所述電洞阻隔層(34)可發(fā)出紅光源；一設置于所述電洞阻隔層(34)上的電子傳遞層(35)；一設置于所述電子傳遞層(35)上的電子注入層(36)；一設置于所述電子注入層(36)上的陰極(37)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全波長白光有機電激發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光層(33)可選擇1，4-bis(2，2-diphenylvinyl)benzene(DPVBi)、二苯乙烯芳香羥的衍生物 bis(2-methyl-8-quinolinato)4-phenylphenolate aluminum(Balq)、Poly(N-vinylcarbazole)(PVK)、4-{4-[N-(1-naphthyl)-N-phenylaminophenyl])-1，7-diphenyl-3，5-dimethyl-1，7-dihydro-dipyrazolo[3，4-b；4’3’-e]pyridine(PAP)及其組合中的之一發(fā)藍光的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全波長白光有機電激發(fā)光裝置，其特征在于，所述綠光染料(333)可選擇Coumarin6(C6)、Coumarin545T(C545T)、tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum(III)(Alq3)、dimethylquinacridones(DMQA)及其組合的其中之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全波長白光有機電激發(fā)光裝置，其特征在于，所述綠光染料(333)對所述發(fā)光層(33)的容積比例范圍是0.1至20之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全波長白光有機電激發(fā)光裝置，其特征在于，所述電洞阻隔層(34)可選擇N-arylbenzimidazoles(TPBi)、2，9-dimethyl-4，7-diphenyl-1，10-phenanthroline(BCP)、bis(2-methyl-8-quinolinato)4-phenyl phenolate aluminum(Balq)、3-(4’-tert-butylphenyl)-4-phenyl-5-(4”-biphenyl)-1，2，4-triazole(TAZ)、2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)1，3，4-oxadiazole(PBD)及其組合的其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全波長白光有機電激發(fā)光裝置，其特征在于，所述紅光染料(344)可選擇4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran(DCJTB)、2-{2-[2-(1，1，7，7-Tetramethyl-2，3，6，7-tetrahydro-1H，5H-pyrido[3，2，1-ij]quinolin-9-yl)(PhDCJT)、4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyry)-4H-pyran(DCM)、4-dicyanomethylene-2-methyl-6-[2-(2，3，6，7-tetrahydro-1H，5H-benzo[i，j]quinolizin-8-yl)vinyl]-4H-pyran(DCM2)及其組合的其中之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全波長白光有機電激發(fā)光裝置，其中，所述紅光染料(344)對所述電洞阻隔層(34)的容積比例范圍是0.1至5之間。
8.一種全波長白光有機電激發(fā)光裝置的制作方法，所述全波長白光有機電激發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)是在一相對應的作為陽極的透明導電基板(31)與陰極(37)之間設有電洞傳遞層(32)、發(fā)光層(33)、電洞阻隔層(34)、電子傳遞層(35)、及電子注入層(36)；其特征在于所述發(fā)光層(33)是由一內(nèi)含同為發(fā)光主體材料的綠光染料(333)的藍光材料所形成發(fā)藍綠光源的發(fā)光層(33)；所述電洞阻隔層(34)內(nèi)摻雜一發(fā)光主體材料的紅光染料(344)，使電洞阻隔層(34)為一可發(fā)出紅光源的電洞阻隔層(34)；通過所述藍綠光源與紅光源的組合成為一白色光源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全波長白光有機電激發(fā)光裝置，主要是在一相對應的作為陽極的透明導電基板與陰極之間設有電洞傳遞層、發(fā)光層、電洞阻隔層、電子傳遞層、及電子注入層，其中該發(fā)光層是由一內(nèi)含同為發(fā)光主體材料的綠光染料的藍光材料共同形成發(fā)藍綠光源的發(fā)光層；該電洞阻隔層內(nèi)摻雜一發(fā)光主體材料的紅光染料，使電洞阻隔層為一可發(fā)出紅光源的電洞阻隔層；從而可以制作一個摻雜濃度較大而且些微的濃度變化并不會影響光色，更重要是可發(fā)出一波長在450nm至630nm時強度一致的全波長白光發(fā)光裝置。
文檔編號H05B33/20GK1700831SQ200410042439
公開日2005年11月23日 申請日期2004年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月18日
發(fā)明者張俊欽, 林國森, 朱健慈 申請人:勝華科技股份有限公司