TWI577238B - 有機發光二極體及包含其之顯示裝置 - Google Patents

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Description

有機發光二極體及包含其之顯示裝置
本發明係有關於一種有機發光二極體及包含其之顯示裝置，特別是關於一種反置型有機發光二極體及包含其之顯示裝置。
近年來，隨著電子產品發展技術的進步及其日益廣泛的應用，像是行動電話、PDA及筆記型電腦的問市，使得與傳統顯示器相比具有較小體積及電力消耗特性的平面顯示器之需求與日俱增，成為目前最重要的電子應用產品之一。在平面顯示器當中，由於有機發光二極體具有自發光、高亮度、廣視角、高應答速度及製程容易等特性，使得有機發光二極體無疑的成為下一世代平面顯示器的最佳選擇。
有機發光二極體為使用有機層作為主動層(active layer)的發光二極體，近年來已漸漸使用於平面顯示器(flat display)上。開發出具有高發光效率及長使用壽命的有機發光二極體是目前發展平面顯示技術的主要趨勢之一。
一般而言，有機發光二極體包括一對電極，以及在電極之間的一有機發光層。發光是導因於以下的現象。當電場施於兩電極時，陰極射出電子到有機發光層，陽極射出電洞到有機發光層。當電子與電洞在有機發光層內結合時，會產生激子(excitons)。電子和電洞的再結合就伴隨著 發光。
有機發光二極體裝置依驅動方式可區分為被動式有機發光二極體元件(PM-OLED)及主動式有機發光二極體元件(AM-OLED)。主動式有機發光二極體元件包含至少一薄膜電晶體，此一薄膜電晶體可分為p型薄膜電晶體及n型薄膜電晶體，以控制有機發光二極體畫素單元明亮及灰階，並具有自發光的高發光效率以及低驅動電壓等優點。當使用n型薄膜電晶體與一般標準型有機發光二極體(標準型有機發光二極體係指其膜層形成順序為陽極、電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層、以及一陰極依序形成於基板上)耦接時，標準型有機發光二極體需與n型薄膜電晶體的源極電性連結，如此易使得有機發光二極體裝置產生殘影(Image Sticking)。
為解決上述問題，業界提出使用一反置型(inverted)有機發光二極體(反置型有機發光二極體係指其膜層形成順序為陰極、電子注入層、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層、電洞注入層、以及一陽極依序形成於基板上)與n型薄膜電晶體的汲極進行耦接。然而，在具有相同膜層組成的狀況下，由於電子注入能力較差，反置型有機發光二極體一般較標準型有機發光二極體具有較差的發光效率以及較高的驅動電壓。
基於上述，發展出具有較佳發光效率以及較低驅動電壓的反置型有機發光二極體，以解決上述問題，是目前主動式有機發光二極體製程技術上亟需研究的重點之一。
有鑑於此，本發明提供一種有機發光二極體及包含其之顯示裝置，其中該有機發光二極體(例如為一反置型有機發光二極體)具有一複合之電子注入層，可改善該有機發光二極體之電子注入能力，進一步降低驅動電壓、增加發光效率、以及延長使用壽命。
根據本發明一實施例，該有機發光二極體包括一基板；一陰極配置於該基板之上；一電子注入層配置於該陰極之上，其中該電子注入層包含一低功函數金屬層，以及一具有載子注入能力的金屬氧化物、金屬鹵化物、或其組合；一發光層配置於該電子注入層之上；以及一陽極配置於該發光層之上。
根據其他實施例，本發明亦提供一顯示裝置，包含複數之畫素，其中每一畫素包含上述之有機發光二極體；以及一電晶體，與該有機發光二極體耦接。
為使本發明之上述目的、特徵能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本發明係提供一新穎之有機發光二極體及包含其之顯示裝置，有機發光二極體具有特定的膜層組合以及特定的膜層配置順序，可增加電子注入能力，達到降低驅動電壓、增加發光效率、以及延長使用壽命的目的，因此尤其適合作為一反置型有機發光二極體。
以下將配合圖示，以說明根據本發明所述之有機發 光二極體，以及包含其之顯示裝置。
請參照第1圖，係為本發明一實施例所述之有機發光二極體11的剖面結構示意圖。有機發光二極體11具有一基板12，基板12可為石英、玻璃、塑膠、或陶瓷材料。此外，基板12亦可具有預先形成的任何所需元件(例如薄膜電晶體)，不過此處為了簡化圖式，僅以平整的基板表示之。仍請參照第1圖，接著，一陰極14、一電子注入層16、以及一發光層20依序形成於基板12之上。最後，一陽極26形成於該發光層20之上。該有機發光二極體11可為一下發光式有機發光二極體、或是一上發光式有機發光二極體。若該有機發光二極體11為一下發光式有機發光二極體，則該陰極係為一透明電極或半透明電極，其中透明電極可例如為氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、或氧化鋅(zinc oxide,ZnO)，而該半透明電極可為一穿透率大於50%的電極，例如為半透明金屬層(例如鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、銥(Ir)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、銀(Ag)、金(Au)、鎢(W)或其合金所形成的半透明膜層)、或是金屬與透明導電層(例如氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、或氧化鋅(zinc oxide,ZnO))所形成的半透明複合電極；此外，若該有機發光二極體11為一上發光式有機發光二極體，則該陰極係為一不透明電極，例如為具有較高膜厚的金屬電極(例如：鋁(Al)、銅 (Cu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、銥(Ir)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、銀(Ag)、金(Au)、鎢(W)、或其合金所形成的不透明金屬層)、或是一具有反射層的透明電極(例如：氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、或氧化鋅(zinc oxide,ZnO))。
值得注意的是，電子注入層16係由一低功函數金屬層16a、以及一具有載子注入能力的金屬氧化物、金屬鹵化物、或其組合16b所構成，如此一來，可增加有機發光二極體11的電子注入能力，進一步降低驅動電壓、增加發光效率、以及延長使用壽命。該電子注入層16可直接形成於該陰極14之上，換言之，該低功函數金屬層16a、以及該具有載子注入能力的金屬氧化物、金屬鹵化物、或其組合16b可依序直接形成於該陰極14之上。本發明所述之低功函數金屬層16a，係指該金屬層具有易損失(loss)電子的傾向，具有一功函數小於或等於4.0eV。舉例來說，該低功函數金屬層之材質可例如為鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銅(Cu)、鎂(Mg)、或鈣(Ca)或其合金。若該有機發光二極體11為一下發光式有機發光二極體，該低功函數金屬層16a之厚度可介於1-50Å之間；此外，若該有機發光二極體11為一上發光式有機發光二極體，該低功函數金屬層16a之厚度可介於1-500Å之間。該具有載子注入能力的金屬氧化物、金屬鹵化物、或其組合16b可具有一厚度介於1-50Å之間。此外，該具有載子注入能力的金屬氧化物、金屬鹵 化物或其組合，例如氧化鉬(MoO3)、氧化鎢(WO3)、氧化錸(ReO3、或Re2O7)、碘化銅(CuI)、氟化銅(CuF2)、氧化鐵(Fe3O4)、氯化鐵(FeCl3)、氧化釩(V2O5)或其組合。本發明所述之發光層20之材質並無限制，可以為習知有機半導體材料(例如小分子有機材料、高分子化合物材料)、或有機金屬化合物材料，形成方式可為真空蒸鍍、旋轉塗佈、浸沒塗佈、滾動式塗佈、噴墨填充、浮雕法、壓印法、物理氣相沉積、或是化學氣相沉積。此外，本發明對發光層20之厚度亦無限制，一所屬技術領域中具有通常知識者可視實際需要加以調整。此外，該發光層20可包含單一發光材料或是可由一摻雜物(dopant)摻雜一有機發光材料而得，熟悉本技術者可視所使用之有機發光材料及所需之元件特性而改變所搭配的摻雜物之摻雜量。因此，摻雜物之摻雜量之多寡非關本發明之特徵，非為限制本發明範圍之依據。該摻雜物可為能量傳移(energy transfer)型摻雜材料或是載體捕集(carrier trapping)型摻雜材料，且該摻雜物有助於抑制該有機發光材料的濃度消光現象，並使元件獲致高效率及高亮度。該有機發光材料可為螢光(fluorescence)發光材料。而在本發明之某些較佳實施例中，該有機發光材料亦可為磷光(phosphorescence)發光材料。值得注意的是，該發光層20可包含單一的電激發光單元(electroluminescent unit)，使得該有機發光二極體11發出藍、紅、綠、或白光。此外，該發光層20更可包含複數電激發光單元，例如一發白光的串連式有機發光 二極體，該白光係由混合不同發光單元的光色而成。
若該有機發光二極體11為一下發光式有機發光二極體，則該陽極係為一不透明電極，例如為具有較高膜厚的金屬電極(例如：鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、銥(Ir)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、銀(Ag)、金(Au)、鎢(W)、或其合金所形成的不透明金屬層)、或是一具有反射層的透明電極(例如：氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、或氧化鋅(zinc oxide,ZnO))。此外，若該有機發光二極體11為一上發光式有機發光二極體，則該陽極係為透明電極或半透明電極，其中透明電極可例如為氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、或氧化鋅(zinc oxide,ZnO)，而該半透明電極可為一穿透率大於50%的電極，例如為半透明金屬層(例如鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、銥(Ir)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、銀(Ag)、金(Au)、鎢(W)或其合金所形成的半透明膜層)、或是金屬與透明導電層(例如氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、或氧化鋅(zinc oxide,ZnO))所形成的半透明複合電極。
請參照第2圖，係為本發明另一實施例所述之有機發光二極體21的剖面結構示意圖，該有機發光二極體21尚可形成一電子傳輸層18於電子注入層16與發光層20之間，並形成一電洞傳輸層22於發光層20與陽極26之間。 請參照第3圖，係為本發明又一實施例所述之有機發光二極體31的剖面結構示意圖，該有機發光二極體31尚可具有一電洞注入層24形成於電洞傳輸層22與陽極26之間。在有機發光二極體31中，基板12與電子注入層16的最小距離係小於該基板12與該電洞注入層24的最小距離。本發明所述之電子傳輸層18、電洞傳輸層22、以及電洞注入層24之材質並無限制，可以為習知有機半導體材料(例如小分子有機材料、高分子化合物材料)、或有機金屬化合物材料，形成方式可為真空蒸鍍、旋轉塗佈、浸沒塗佈、滾動式塗佈、噴墨填充、浮雕法、壓印法、物理氣相沉積、或是化學氣相沉積。此外，本發明對該等電子傳輸層18、電洞傳輸層22、以及電洞注入層24之厚度亦無限制，一所屬技術領域中具有通常知識者可視實際需要加以調整。
根據本發明又一實施例，請參照第4圖，該有機發光二極體41可更包含n型摻雜之電子傳輸層17，配置於該電子注入層16與該電子傳輸層18之間，以增加有機發光二極體的電子傳輸能力，達到降低驅動電壓、增加發光效率、以及延長使用壽命的目的。該n型摻雜之電子傳輸層17係經由以一摻雜物摻雜一電子傳輸材料而得，其中該電子傳輸材料可以為任何習知的電子傳輸材料，而該摻雜物可為鹼金屬(alkali metal)、鹼金屬氮化物(alkali metal nitride)、鹼金屬醋酸鹽(alkali metal acetate)、鹼金屬碳酸鹽(carbonate)、或鹼金屬硝酸鹽(alkali metal nitrate)。根據本發明某些實施例，該摻雜物可為鋰、氮化鋰、醋酸鋰、 碳酸鋰、硝酸鋰、銫、氮化銫、醋酸銫、碳酸銫、或硝酸銫。若該摻雜物為鹼金屬時，該摻雜物之摻雜量可介於1-20wt%之間(即該摻雜物可具有一重量百分比介於1-20wt%之間，以該n型摻雜之電子傳輸層17之總重為基準)；若該摻雜物為鹼金屬氮化物、鹼金屬醋酸鹽、鹼金屬碳酸鹽、或鹼金屬硝酸鹽時，該摻雜物之摻雜量可介於1-50wt%之間(即該摻雜物可具有一重量百分比介於1-50wt%之間，以該n型摻雜之電子傳輸層17之總重為基準)。若該摻雜物之摻雜量低於下限值，會導致該n型摻雜之電子傳輸層17的電子傳輸能力降低；若該摻雜物之摻雜量高於上限值，則易使得該有機發光二極體的使用壽命降低。再者，該n型摻雜之電子傳輸層17之厚度可介於200-1000Å之間。
本發明亦提供一具有有機發光二極體51的顯示裝置100，該顯示裝置100可實施於一電子裝置，例如筆記型電腦、行動電話、數位相機、個人數位助理、桌上型電腦、電視機、車用顯示器、或攜帶式數位影音光碟播放器。請參照第5圖，本發明所述之顯示裝置100可包含複數之畫素，其中每一畫素50可包含：有機發光二極體51；以及一電晶體60，其中該電晶體60與該有機發光二極體51耦接。有機發光二極體51可以為上述實施例中的任一有機發光二極體，例如有機發光二極體11、21、31、或41。該電晶體60可例如為薄膜電晶體，而在薄膜電晶體的製作上，可採用多晶矽(poly-silicon)、非晶矽 (amorphous silicon,a-Si)、有機半導體材料、或是氧化半導體(semiconductor oxide)材料(例如銦鎵氧化鋅(IGZO)、或氧化銦鋅(IZO))，且該薄膜電晶體可為p型或是n型薄膜電晶體。根據本發明一實施例，該電晶體60係為一n型氧化半導體電晶體。因此，為避免所得之顯示裝置產生殘影(Image Sticking)的現象，可將該n型薄膜電晶體的一汲極與本發明所述的有機發光二極體(即為一反置型(inverted)有機發光二極體(反置型有機發光二極體係指其膜層形成順序為陰極、電子注入層、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層、電洞注入層、以及一陽極依序形成於基板上))的陰極進行電性連結，由於本發明所述之有機發光二極體具有改善的電子注入能力，可增進顯示裝置的發光效率以及降低驅動電壓。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖示，作詳細說明如下：
實施例1：有機發光二極體(I)
使用中性清潔劑、及丙酮以超音波振盪將具有ITO(700Å)的透明電極(陰極)的玻璃基板洗淨。以氮氣將基板吹乾，進一步以UV/臭氧清潔。接著於10-5Pa的壓力下依序沉積低功函數金屬層、具有載子注入能力的金屬氧化物、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層、電洞注入層、以及金屬陽極於該ITO電極上，以獲致該有機發光二極體(I)。以下係列出各層之材質及厚度：低功函數金屬層：厚度為30Å，材質為Mg。
具有載子注入能力的金屬氧化物：厚度為10Å，材質為MoO3。
n型摻雜之電子傳輸層：厚度為200Å，材質係以BPhen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)作為主體材料，及Li作為客體摻雜，其中BPhen與Li之重量百分比為1：0.08。
電子傳輸層：厚度為100Å，材質為BPhen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)。
發光層(紅光)：厚度為400Å，材質係以Rubrence與Alq3(Tris(8-hydroxy-quinolinato)aluminium)作為主體材料(Rubrence與Alq3的比例為1：1)，以及DCJTB(4-(dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran)作為客體摻雜，其中Rubrence與Alq3的總重與DCJTB之重量百分比為1：0.01。
電洞傳輸層：厚度為300Å，材質為NPB(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine)。
電洞注入層：厚度為50Å，材質為HAT-CN(Dipyrazino[2,3-f：2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacar bonitrile)。
金屬陽極：厚度為1500Å，材質係為Al。
該有機發光二極體(I)可以下式表示：ITO 700Å/Mg 30Å/MoO3 10Å/BPhen：Li(1：0.08)200Å/BPhen 100Å/Rubrence & Alq3(1：1)：DCJTB(1：0.01)400Å/NPB 300Å/HAT-CN 50Å/Al 1500Å。
最後，以PR650及Minolta LS110測量該有機發光二極體(I)之光學特性。
比較例1：有機發光二極體(II)
比較例1所述之有機發光二極體(II)係依據實施例1所述的方式形成，除了不形成該低功函數金屬層，其餘皆與實施例1相同。該有機發光二極體(II)可以下式表示：ITO 700Å/MoO3 10Å/BPhen：Li(1：0.08)200Å/BPhen 100Å/Rubrence & Alq3(1：1)：DCJTB(1：0.01)400Å/NPB 300Å/HAT-CN 50Å/Al 1500Å。最後，以PR650及Minolta LS110測量該有機發光二極體(II)之光學特性。
請參照表1，係顯示有機發光二極體(I)與有機發光二極體(II)在相同電流密度(10mA/cm2)的操作狀況下，其相對光電性質之比較：
由表1可知，有機發光二極體(I)比有機發光二極體(II)多一層低功函數金屬層，有機發光二極體(I)的起始驅動電壓可下降10%左右，且電流效率可提昇40%左右。
比較例2：有機發光二極體(III)
比較例2所述之有機發光二極體(III)係依據實施例1所述的方式形成，除了不形成該具有載子注入能力的金屬氧化物，其餘皆與實施例1相同。該有機發光二極體(III)可以下式表示：ITO 700Å/Mg 30Å/BPhen：Li(1：0.08)200Å/BPhen 100Å/Rubrence & Alq3(1：1)：DCJTB(1：0.01)400Å/NPB 300Å/HAT-CN 50Å/Al 1500Å。
最後，以PR650及Minolta LS110測量該有機發光二極體(III)之光學特性。
請參照表2，係顯示有機發光二極體(I)與有機發光二極體(III)在相同電流密度(10mA/cm2)的操作狀況下，其相對光電性質之比較：
由表2可知，有機發光二極體(I)比有機發光二極體(III)多一層具有載子注入能力的金屬氧化物，使得有機發光二極體(I)的起始驅動電壓可下降3%左右，電流效率可提昇25%左右。
實施例2：有機發光二極體(IV)
使用中性清潔劑、及丙酮以超音波振盪將具有ITO(700Å)的透明電極(陰極)的玻璃基板洗淨。以氮氣將基板吹乾，進一步以UV/臭氧清潔。接著於10-5Pa的壓力下依序沉積低功函數金屬層、具有載子注入能力的金屬氧化物、n型摻雜之電子傳輸層、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層、電洞注入層、以及金屬陽極於該ITO電極上，以獲致反置型有機發光二極體(IV)。以下係列出各層之材質及厚度。
低功函數金屬層：厚度為30Å，材質為Mg。
具有載子注入能力的金屬氧化物：厚度為10Å，材質為MoO3。
n型摻雜之電子傳輸層：厚度為200Å，材質係以BPhen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)作為主體材料，及Li作為客體摻雜，其中BPhen與Li之重量百分比為1：0.08。
電子傳輸層：厚度為100Å，材質為BPhen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)。
發光層(綠光)：厚度係為400Å，材質係以TPBA(2,2'-bi(9,10-diphenyl-anthracene)作為主體材料，及C545T(10-(2-Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7-8-I,j)quinolizin-11-one)作為客體摻雜，其中TPBA及C545T之重量百分比為1：0.05。
電洞傳輸層：厚度為300Å，材質為NPB(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine)。
電洞注入層：厚度為50Å，材質為HAT-CN(Dipyrazino[2,3-f：2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacar bonitrile)。
金屬陽極：厚度為1500Å，材質係為Al。
該有機發光二極體(IV)可以下式表示：ITO 700Å/Mg 30Å/MoO3 10Å/BPhen：Li(1：0.08)200Å/BPhen 100Å/TPBA：C545T(1：0.05)400Å/NPB 300Å/HAT-CN 50Å/Al 1500Å。
最後，以PR650及Minolta LS110測量該有機發光二極體(IV)之光學特性。
比較例3：有機發光二極體(V)
使用中性清潔劑、及丙酮以超音波振盪將具有ITO(700Å)的透明電極(陽極)的玻璃基板洗淨。以氮氣將基板吹乾，進一步以UV/臭氧清潔。接著於10-5Pa的壓力下依序沉積電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層、以及金屬陰極於該ITO電極上，以獲致標準型有機發光二極體(V)。其中，比較例3所使用的電子注入層係為LiF(厚度為10Å)、以及陰極係為Al(厚度為1500Å)。此外，比較例3所使用的電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、以及電子傳輸層其厚度及材質皆與實施例2相同。該有機發光二極體(V)可以下式表示：ITO 700Å/HAT-CN 50Å/NPB 300Å/TPBA：C545T(1：0.05)400Å/BPhen 300Å/LiF 10Å/Al 1500Å。
最後，以PR650及Minolta LS110測量該有機發光二 極體(V)之光學特性。
請參照第6圖，係顯示該有機發光二極體(IV)與(V)之操作電壓與電流密度的關係；第7圖則係顯示電流密度與功率效率的關係；此外，第8圖則係顯示操作亮度(L)/起始亮度(Lo)與時間的關係。請參照表3，係顯示有機發光二極體(IV)與有機發光二極體(V)在相同電流密度(10mA/cm2)的操作狀況下，其相對光電性質之比較：
由第6-8圖及表3可知，有機發光二極體(IV)比有機發光二極體(V)多了低功函數金屬層/具有載子注入能力的金屬氧化物/n型摻雜之電子傳輸層此疊層結構，即使該有 機發光二極體(V)係為標準型的有機發光二極體(即膜層形成順序為陽極、電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層、以及陰極依序形成於基板上)，實施例2所述之反置型有機發光二極體(IV)的起始驅動電壓仍較該標準型的有機發光二極體(V)下降20%左右、且功率效率提昇20%左右。此外，實施例2所述之反置型有機發光二極體(IV)其使用壽命係為該標準型的有機發光二極體(V)的2.8倍左右。
實施例3：有機發光二極體(VI)
使用中性清潔劑、及丙酮以超音波振盪將玻璃基板洗淨，再以氮氣將基板吹乾。接著於10-5Pa的壓力下依序沉積反射層、陰極、低功函數金屬層、具有載子注入能力的金屬氧化物、n型摻雜之電子傳輸層、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層、電洞注入層、以及透明陽極於該基板上，以獲致反置型有機發光二極體(VI)。以下係列出各層之材質及厚度。
反射層：厚度為1000Å，材質為Al。
陰極：厚度為100Å，材質為ITO。
低功函數金屬層：厚度為30Å，材質為Mg。
具有載子注入能力的金屬氧化物：厚度為10Å，材質為MoO3。
n型摻雜之電子傳輸層：厚度為150Å，材質係以BPhen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)作為主體材料，及Li作為客體摻雜，其中BPhen與Li之重量百分比為1：0.08。
電子傳輸層：厚度為100Å，材質為BPhen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)。
發光層(藍光)：厚度為250Å，材質係以MADN(2-methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene)作為主體材料，以及DPVABi(4,4'-bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl)作為客體摻雜，其中MADN與DPVABi之重量百分比為1：0.05。
電洞傳輸層：厚度為250Å，材質為NPB(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine)。
電洞注入層：厚度為50Å，材質為HAT-CN(Dipyrazino[2,3-f：2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacar bonitrile)。
透明陽極：厚度為800Å，材質係為IZO。
該有機發光二極體(VI)可以下式表示：Al 1000Å/ITO 100Å/Mg 30Å/MoO3 10Å/BPhen：Li(1：0.08)150Å/BPhen 100Å/MADN：DPVABi(1：0.05)250Å/NPB 250Å/HAT-CN 50Å/IZO 800Å。
最後，以PR650及Minolta LS110測量該有機發光二極體(VI)之光學特性。
比較例4：有機發光二極體(VII)
使用中性清潔劑、及丙酮以超音波振盪將玻璃基板洗淨，在以氮氣將基板吹乾。接著於10-5Pa的壓力下依序沉積反射層、陽極、電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層、以及透明陰極於基板上，以獲致 標準型有機發光二極體(VII)。其中，比較例4所使用的陽極係為ITO(厚度為100Å)、電子注入層係為BPhen：Li(厚度為150Å)、以及陰極係為IZO(厚度為800Å)。此外，比較例3所使用的反射層、電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、及電子傳輸層其厚度及材質皆與實施例3相同。該有機發光二極體(VII)可以下式表示：Al 1000Å/ITO 100Å/HAT-CN 50Å/NPB 250Å/MADN：DPVABi(1：0.05)250Å/BPhen 100Å/BPhen：Li(1：0.08)150Å/IZO 800Å。
最後，以PR650及Minolta LS110測量該有機發光二極體(VII)之光學特性。
請參照第9圖，係顯示該有機發光二極體(VI)與(VII)之操作電壓與電流密度的關係；第10圖則係顯示電流密度與功率效率的關係；此外，第11圖則係顯示操作亮度(L)/起始亮度(Lo)與時間的關係。請參照表4，係顯示有機發光二極體(VI)與有機發光二極體(VII)在相同電流密度(10mA/cm2)的操作狀況下，其相對光電性質之比較：
由第9-11圖及表4可知，有機發光二極體(VI)比有機發光二極體(VII)多了低功函數金屬層/具有載子注入能力的金屬氧化物/n型摻雜之電子傳輸層此疊層結構，即使該有機發光二極體(VII)係為標準型的有機發光二極體(即膜層形成順序為陽極、電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層、以及陰極依序形成於基板上)，實施例3所述之反置型有機發光二極體(VI)的起始驅動電壓仍較該標準型的有機發光二極體(VII)下降12%左右、且功率效率提昇9%左右。此外，實施例3所述之反置型有機發光二極體(VI)其使用壽命係為該標準型的有機發光二極體(VII)的5.8倍左右。
實施例4：有機發光二極體(VIII)
實施例4所述之有機發光二極體(VIII)係依據實施例3所述的方式形成，除了將低功函數金屬層的材料由Mg改為Li、具有載子注入能力的金屬氧化物的材料由MoO3改為ReO3，其餘皆與實施例3相同。該有機發光二極體(VIII)可以下式表示：Al 1000Å/ITO 100Å/Li 30Å/ReO3 10Å/BPhen：Li(1：0.08)150Å/BPhen 100Å/MADN：DPVABi(1：0.05)250Å/NPB 250Å/HAT-CN 50Å/IZO 800Å。
實施例5：有機發光二極體(IX)
實施例5所述之有機發光二極體(IX)係依據實施例3所述的方式形成，除了將低功函數金屬層的材料由Mg改為Ca、具有載子注入能力的金屬氧化物的材料由MoO3改為V2O5，其餘皆與實施例3相同。該有機發光二極體(IX)可以下式表示：Al 1000Å/ITO 100Å/Ca 30Å/V2O5 10Å/BPhen：Li(1：0.08)150Å/BPhen 100Å/MADN：DPVABi(1：0.05)250Å/NPB 250Å/HAT-CN 50Å/IZO 800Å。
綜上所述，本發明所述之有機發光二極體(例如為一反置型有機發光二極體)具有一複合之電子注入層(包含一低功函數金屬層以及一具有載子注入能力的金屬氧化物、金屬鹵化物、或其組合)，可改善該有機發光二極體之電子注入能力，進一步降低驅動電壓、增加發光效率、以及延長使用壽命。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為基準。
11、21、31、41、51‧‧‧有機發光二極體
12‧‧‧基板
14‧‧‧陰極
16‧‧‧電子注入層
16a‧‧‧低功函數金屬層
16b‧‧‧具有載子注入能力的金屬氧化物、金屬鹵化物、或其組合
17‧‧‧n型摻雜之電子傳輸層
18‧‧‧電子傳輸層
20‧‧‧發光層
22‧‧‧電洞傳輸層
24‧‧‧電洞注入層
26‧‧‧陽極
50‧‧‧畫素
60‧‧‧電晶體
100‧‧‧顯示裝置
第1圖係本發明一實施例所述之有機發光二極體的剖面結構示意圖。
第2圖係本發明另一實施例所述之有機發光二極體的剖面結構示意圖。
第3圖係本發明又一實施例所述之有機發光二極體的剖面結構示意圖。
第4圖係本發明其他實施例所述之有機發光二極體的剖面結構示意圖。
第5圖係本發明一實施例所述之包含有機發光二極體之顯示裝置的示意圖。
第6圖係顯示本發明實施例2及比較例3所述之有機發光二極體其操作電壓與電流密度的關係圖。
第7圖係顯示本發明實施例2及比較例3所述之有機發光二極體其電流密度與功率效率的關係圖。
第8圖係顯示本發明實施例2及比較例3所述之有機發光二極體其操作亮度(L)/起始亮度(Lo)與操作時間的關係圖。
第9圖係顯示本發明實施例3及比較例4所述之有機發光二極體其操作電壓與電流密度的關係圖。
第10圖係顯示本發明實施例3及比較例4所述之有機發光二極體其電流密度與功率效率的關係圖。
第11圖係顯示本發明實施例3及比較例4所述之有機發光二極體其操作亮度(L)/起始亮度(Lo)與操作時間的關係圖。
11‧‧‧有機發光二極體
12‧‧‧基板
14‧‧‧陰極
16‧‧‧電子注入層
16a‧‧‧低功函數金屬層
16b‧‧‧具有載子注入能力的金屬氧化物、金屬鹵化物、或其組合
20‧‧‧發光層
26‧‧‧陽極

Claims (15)

  1. 一種有機發光二極體，包括：一基板；一陰極配置於該基板之上；一電子注入層直接配置於該陰極之上，其中該電子注入層包含一低功函數金屬層，以及一具有載子注入能力的金屬氧化物、金屬鹵化物、或其組合；一發光層配置於該電子注入層之上；一n型摻雜之電子傳輸層，配置於該電子注入層與該發光層之間，其中該n型摻雜之電子傳輸層係經由以一摻雜物摻雜一電子傳輸材料而得，其中該摻雜物為鹼金屬、鹼金屬氮化物、鹼金屬醋酸鹽、鹼金屬碳酸鹽、或鹼金屬硝酸鹽，且該摻雜物之重量百分比介於1-50wt%之間，以該n型摻雜之電子傳輸層之總重為基準；以及一陽極配置於該發光層之上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該低功函數金屬層具有一功函數小於或等於4.0eV。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該低功函數金屬層包含鋰、鈉、鉀、銅、鎂、鈣、或其合金。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該具有載子注入能力的金屬氧化物包含氧化鉬、氧化鎢、氧化錸、或其組合，而該具有載子注入能力的金屬鹵 化物包含碘化銅、氟化銅、氧化鐵、氯化鐵、氧化釩、或其組合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該摻雜物為鹼金屬，且該摻雜物之重量百分比介於1-20wt%之間，以該n型摻雜之電子傳輸層之總重為基準。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該摻雜物係為鋰、氮化鋰、醋酸鋰、碳酸鋰、或硝酸鋰。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該摻雜物係為銫、氮化銫、醋酸銫、碳酸銫、或硝酸銫。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該具有載子注入能力的金屬氧化物、金屬鹵化物、或其組合之厚度介於1-50Å之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該有機發光二極體係為下發光式有機發光二極體，且該陰極係為透明或半透明電極。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之有機發光二極體，其中該低功函數金屬層之厚度介於1-50Å之間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該有機發光二極體係為上發光式有機發光二極體，且該陽極係為透明或半透明電極。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之有機發光二極體，其中該低功函數金屬層之厚度介於1-500Å之間。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，更包括： 一電子傳輸層配置於該電子注入層與該發光層之間；以及一電洞傳輸層配置於該發光層與該陽極之間。
  14. 一種顯示裝置，包括：複數之畫素，其中每一畫素包含：如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體；以及一電晶體，與該有機發光二極體耦接。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之顯示裝置，其中該電晶體係為一n型電晶體，且該電晶體之一汲極與該有機發光二極體之陰極電性連結。
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