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CN108922986A - 有机发光组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有机发光组件，包含依序由下往上形成的一第一电极层、一发光层、一电子传输层、一电子注入层与一第二电极层。发光层包含客发光体材料、第一氧化膦衍生物与电洞传输材料，电子传输层包含不同的第二氧化膦衍生物与第三氧化膦衍生物，且第二氧化膦衍生物与第三氧化膦衍生物的其中一者与第一氧化膦衍生物相同。电子注入层则包含碱金属化合物。由于发光层与电子传输层具有相同的氧化膦衍生物，所以电子传输层不但能阻挡碱金属化合物的离子扩散至发光层产生漏电，亦能提升电子传输能力。

Description

有机发光组件
技术领域
本发明关于一种有机发光组件，且特别关于一种具有由二不同的氧化膦衍生物所形成的电子传输层的有机发光组件。
背景技术
近年来，有机发光二极管(Organic light-emitting diodes，OLED)因高亮度、反应时间快(refresh rate)、广色域(wide color gamut)等性质获得关注，且因该特性使有机发光二极管更适于可携式显示器及固态照明的应用。
一般而言，如图1所示，有机发光组件包含通过真空沉积法或涂布法依序沉积的阳极10、电洞注入层12、电洞传输层14、发光层16、电子传输层18、电子注入层20及阴极22。当有机发光组件导通电压，阳极10注入电洞，阴极22注入电子进入多个有机层中，注入的电洞通过电洞传输层14进入发光层16，而电子通过电子传输层18迁移入发光层16。于发光层16中，电子与电洞结合产生激子(excitons)，激子激发发光层16中的分子来发射光。然而，现今所研究的有机发光组件为多层结构，由于电子与电洞在组件中传导时，容易受到各层间的能障差异及界面的影响，造成大量的载子会堆积在有机半导体层之间的界面，进而产生耗损和复合率下降，使得组件操作寿命下降。为了解决此问题，有机发光组件省略电子传输层18，以避免载子堆积。现今为了降低成本，使用溶液工艺制作的大面积有机发光组件，其经长时间操作后会出现黑点(dark spots)，此点缺陷(point defects)会使有机发光组件寿命大幅减少。推测此问题为此有机发光组件于操作时，电子注入层20的碱金属化合物的离子扩散至发光层16中，导致组件产生此点缺陷。
因此，本发明针对上述的困扰，提出一种有机发光组件，以解决现有所产生的问题。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种有机发光组件，其中发光层与电子传输层具有相同的氧化膦衍生物，故发光层与电子传输层具有相同的能带，所以电子传输层不但能在组件操作时阻挡电子注入层的碱金属化合物的离子扩散至发光层产生漏电，亦能提升电子传输能力，并且降低异质接口载子堆积的可能。
为达上述目的，本发明提供一种有机发光组件，包含依序由下往上形成的一第一电极层、一发光层、一电子传输层、一电子注入层与一第二电极层。发光层包含客发光体材料、第一氧化膦衍生物与电洞传输材料，电子传输层包含不同的第二氧化膦衍生物与第三氧化膦衍生物，且第二氧化膦衍生物与第三氧化膦衍生物的其中一者与第一氧化膦衍生物相同。电子注入层则包含碱金属化合物。
在本发明的一实施例中，第一氧化膦衍生物、第二氧化膦衍生物该第三氧化膦衍生物为3-(二苯基磷酰基)-9-[4-(二苯基磷酰基)苯基]-9氢-咔唑(PPO21，3-(diphenylphosphoryl)-9-[4-(diphenylphosphoryl)phenyl]-9H-carbazole)、2,7-双(二苯基膦基)-9-苯基-9氢-咔唑(PPO27，2,7-bis(diphenylphosphoryl)-9-phenyl-9H-carbazole)、2,7-双(二苯基磷氧基)-9,9'-旋环双芴(SPPO13，2,7-bis(diphenylphosphoryl)-9,9′-spirobi[fluorene])、二(9,9'-旋环双芴-2-基)-苯基-氧化膦(Dspiro-PO，Di(9,9-spirobifluoren-2-yl)-phenyl-phosphine oxide)、二苯基膦氧化物-4-(三苯基硅基)苯基(TSPO1，diphenyl(4-(triphenylsilyl)phenyl)phosphineoxide)或9-(3,5-双(二苯基)苯基)-9氢-咔唑(CzPO2，9-(3,5-bis(diphenylphosphoryl)phenyl)-9H-carbazole)。
在本发明的一实施例中，电子注入层的材质为氟化铯(cesium fluoride)。
在本发明的一实施例中，第一电极层与第二电极层的材质为氧化铟锡(ITO)，电洞传输材料为4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA，4,4',4”-Tri(9-carbazoyl)triphenylamine)，客发光体材料为磷光材料或荧光材料。
在本发明的一实施例中，发光层包含0.5-20重量百分比的客发光体材料及80-99.5重量百分比的第一氧化膦衍生物与电洞传输材料。举例来说，第一氧化膦衍生物与电洞传输材料的重量比值大于或等于1，第二氧化膦衍生物与第三氧化膦衍生物的重量比值大于或等于1。
在本发明的一实施例中，有机发光组件还包含一电洞注入层与一电洞传输层。电洞注入层设于第一电极层上，并位于第一电极层与发光层之间。电洞传输层设于电洞注入层上，并位于电洞注入层与发光层之间。
在本发明的一实施例中，电洞注入层的材质为聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)(PEDOT:PSS，(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(4-styrenesulfonate)))，且电洞传输层的材质为聚(9,9-二-正辛基茀-交替-(1,4-伸苯基-((4-第二丁基苯基)亚胺基)-1,4-伸苯基(TFB，Poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-(1,4-phenylene-((4-sec-butyl phenyl)imino)-1,4-phenylene)。
兹为使本领域技术人员对本发明的结构特征及所达成的功效更有进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如后：
附图说明
图1为现有技术的有机发光组件的结构剖视图。
图2为本发明的有机发光组件的结构剖视图。
图3为本发明的电洞注入层、电洞传输层、发光层、电子传输层与电子注入层的能带示意图。
主要附图标号说明：
10 阳极
12 电洞注入层
14 电洞传输层
16 发光层
18 电子传输层
20 电子注入层
22 阴极
24 第一电极层
26 电洞注入层
28 电洞传输层
30 发光层
32 电子传输层
34 电子注入层
36 第二电极层
具体实施方式
本发明的实施例将通过下文配合相关附图进一步加以解说。尽可能的，于附图与说明书中，相同标号是代表相同或相似构件。于图式中，基于简化与方便标示，形状与厚度可能经过夸大表示。可以理解的是，未特别显示于附图中或描述于说明书中的组件，为所属技术领域的一般技术人员所知的形态。本领域技术人员可依据本发明的内容而进行多种的改变与修改。
以下请参阅图2与图3，以介绍本发明的有机发光组件。本发明的有机发光组件包含一第一电极层24、一电洞注入层26、一电洞传输层28、一发光层30、一电子传输层32、一电子注入层34与一第二电极层36，其中第一电极层24与第二电极层36分别作为阳极与阴极，第一电极层24与第二电极层36的材质例如为氧化铟锡(ITO)。电洞注入层26设于第一电极层24上，电洞传输层28设于电洞注入层26上，发光层透过电洞注入层26与电洞传输层28设于第一电极层24上，使电洞注入层26位于第一电极层24与发光层30之间，电洞传输层28位于电洞注入层26与发光层30之间。电洞注入层26的材质是以聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)(PEDOT:PSS，(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(4-styrenesulfonate))为例。电洞传输层28的材质是以聚(9,9-二-正辛基茀-交替-(1,4-伸苯基-((4-第二丁基苯基)亚胺基)-1,4-伸苯基(TFB，Poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-(1,4-phenylene-((4-sec-butyl phenyl)imino)-1,4-phenylene)为例。发光层30包含客发光体材料、第一氧化膦衍生物与电洞传输材料，具体而言，发光层30包含0.5-20重量百分比的客发光体材料及80-99.5重量百分比的第一氧化膦衍生物与电洞传输材料，第一氧化膦衍生物与电洞传输材料的重量比值大于或等于1，在此实施例中，第一氧化膦衍生物与电洞传输材料的重量比值以1为例，电洞传输材料在此以4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA，4,4',4”-Tri(9-carbazoyl)triphenylamine)为例。客发光体材料为磷光材料或荧光材料。
电子传输层32包含不同的第二氧化膦衍生物与第三氧化膦衍生物，电子传输层32设于发光层30上，第二氧化膦衍生物与第三氧化膦衍生物的其中一者与发光层30的第一氧化膦衍生物相同。第二氧化膦衍生物与第三氧化膦衍生物的重量比值大于或等于1。举例来说，第二氧化膦衍生物与第三氧化膦衍生物的重量比值以1为例，第一氧化膦衍生物、第二氧化膦衍生物或第三氧化膦衍生物可为3-(二苯基磷酰基)-9-[4-(二苯基磷酰基)苯基]-9氢-咔唑(PPO21，3-(diphenylphosphoryl)-9-[4-(diphenylphosphoryl)phenyl]-9H-carbazole)、2,7-双(二苯基膦基)-9-苯基-9氢-咔唑(PPO27，2,7-bis(diphenylphosphoryl)-9-phenyl-9H-carbazole)、2,7-双(二苯基磷氧基)-9,9'-旋环双芴(SPPO13，2,7-bis(diphenylphosphoryl)-9,9′-spirobi[fluorene])、二(9,9'-旋环双芴-2-基)-苯基-氧化膦(Dspiro-PO，Di(9,9-spirobifluoren-2-yl)-phenyl-phosphineoxide)、二苯基膦氧化物-4-(三苯基硅基)苯基(TSPO1，diphenyl(4-(triphenylsilyl)phenyl)phosphine oxide)或9-(3,5-双(二苯基)苯基)-9氢-咔唑(CzPO2，9-(3,5-bis(diphenylphosphoryl)phenyl)-9H-carbazole)。其中PPO21的最高占据分子轨道(HOMO，highest occupied molecular orbital)与最低未占据分子轨道(LUMO，lowestunoccupied molecular orbital)的能阶分别为6.21电子伏特(eV)与2.68eV。PPO27的三重态能阶(triplet energy level)、最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道的能阶分别为2.81eV、6.55eV与2.37eV。SPPO13的三重态能阶、最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道的能阶分别为2.73eV、6.56eV与2.91eV。Dsiro-PO的最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道的能阶分别为6.55eV与2.37eV。TSPO1的三重态能阶、最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道的能阶分别为3.36eV、6.25eV与2.75eV，CzPO2的最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道的能阶分别为5.58ev与2.34ev。
氧化膦的化学结构式(chemical structural formula)如式(I)所示。
氧化膦衍生物具有宽的能带、高的三重态能阶与热稳定性佳，在常见的有机溶剂中具有良好的溶解性和吸电子能力，同时氧化膦衍生物具有优异的化学可修饰性(chemical modification)，因此其不仅可以作为结构中心连接不同的功能基团，并且亦可作为修饰基团(modifiable group)与不同的官能基团相连接，组成具有优异载子传输性质的电子传输层材料。另外此类电子传输层32的材料对于醇类(alcohols)都有一定的溶解性，加上用于溶液工艺所形成的有机薄膜具有优异的型态(morphology)，不易形成结晶与点缺陷(point defects)，成膜性佳，亦有助于提升组件稳定性。
电子注入层34包含碱金属化合物。电子注入层34设于电子传输层32上，第二电极层36设于电子注入层34上。在此实施例中，电子注入层34的材质为氟化铯(cesiumfluoride)。
电洞注入层26、电洞传输层28、发光层30、电子传输层32与电子注入层34的能带如图3所示，HI、HT、EM、ET与EI分别表示电洞注入层26、电洞传输层28、发光层30、电子传输层32与电子注入层34的能带，其中电洞注入层26与电子注入层34的功函数(work function)分别为5.2eV与4.2eV。此外，电洞传输层28、发光层30与电子传输层32的上能阶与下能阶分别代表LUMO与HOMO的能阶。因为发光层30与电子传输层32具有相同的氧化膦衍生物，故发光层30与电子传输层32具有相同的能带，所以电子传输层32不但能在组件操作时阻挡电子注入层34的碱金属化合物的离子扩散至发光层30产生漏电，亦能提升电子传输能力。
本发明利用溶液工艺制作红磷光有机发光二极管，其中一有机发光二极管的电子传输层由单一材质形成，此单一材质为某单一氧化膦衍生物，例如SPPO13。另一有机发光二极管的电子传输层由二不同的氧化膦衍生物所形成，例如由SPPO13与PPO27所形成，并比较此二有机发光二极管的操作稳定性。此二有机发光二极管的初始亮度为100烛光/平方公尺(cd/m2)。使用由单一材质所形成的电子传输层的有机发光二极管的半衰寿命(half-lifetime)为3.5小时，使用由二不同的氧化膦衍生物所形成的电子传输层的有机发光二极管的半衰寿命为245小时，故使用由二不同的氧化膦衍生物所形成的电子传输层的有机发光二极管的半衰寿命是使用由单一材质所形成的电子传输层的有机发光二极管的半衰寿命的70倍。
综上所述，本发明的发光层与电子传输层具有相同的氧化膦衍生物，故发光层与电子传输层具有相同的能带，所以电子传输层不但能在组件操作时阻挡电子注入层的碱金属化合物的离子扩散至发光层产生漏电，亦能提升电子传输能力，并且降低异质接口载子堆积的可能。
以上所述者，仅为本发明一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，故举凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (12)

1.一种有机发光组件，包含：
一第一电极层；
一发光层，包含客发光体材料、第一氧化膦衍生物与电洞传输材料，该发光层设于所述第一电极层上；
一电子传输层，包含不同的第二氧化膦衍生物与第三氧化膦衍生物，该电子传输层设于所述发光层上，所述第二氧化膦衍生物与所述第三氧化膦衍生物的其中一者与所述第一氧化膦衍生物相同；
一电子注入层，包含碱金属化合物，该电子注入层设于所述电子传输层上；以及
一第二电极层，设于所述电子注入层上。
2.如权利要求1所述的有机发光组件，其中，所述第一氧化膦衍生物、所述第二氧化膦衍生物或所述第三氧化膦衍生物为3-(二苯基磷酰基)-9-[4-(二苯基磷酰基)苯基]-9氢-咔唑、2,7-双(二苯基膦基)-9-苯基-9氢-咔唑、2,7-双(二苯基磷氧基)-9,9'-旋环双芴、二(9,9'-旋环双芴-2-基)-苯基-氧化膦、二苯基膦氧化物-4-(三苯基硅基)苯基或9-(3,5-双(二苯基)苯基)-9氢-咔唑。
3.如权利要求1所述的有机发光组件，其中，所述碱金属化合物为氟化铯。
4.如权利要求1所述的有机发光组件，其中，所述第一电极层与所述第二电极层的材质为氧化铟锡。
5.如权利要求1所述的有机发光组件，其中，所述电洞传输材料为4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺。
6.如权利要求1所述的有机发光组件，其中，所述发光层包含0.5-20重量百分比的所述客发光体材料及80-99.5重量百分比的所述第一氧化膦衍生物与所述电洞传输材料。
7.如权利要求6所述的有机发光组件，其中，所述第一氧化膦衍生物与所述电洞传输材料的重量比值≧1。
8.如权利要求1所述的有机发光组件，其中，所述第二氧化膦衍生物与所述第三氧化膦衍生物的重量比值≧1。
9.如权利要求1所述的有机发光组件，还包含：
一电洞注入层，设于所述第一电极层上，并位于所述第一电极层与所述发光层之间；以及
一电洞传输层，设于所述电洞注入层上，并位于所述电洞注入层与所述发光层之间。
10.如权利要求9所述的有机发光组件，其中，所述电洞注入层的材质为聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)。
11.如权利要求9所述的有机发光组件，其中，所述电洞传输层的材质为聚(9,9-二-正辛基茀-交替-(1,4-伸苯基-((4-第二丁基苯基)亚胺基)-1,4-伸苯基。
12.如权利要求1所述的有机发光组件，其中，所述客发光体材料为磷光材料或荧光材料。
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