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    • 专利摘要:
    根據本發明之有機電激發光裝置具有：彼此隔開之陽極及陰極、紅光與綠光發光層及藍光發光層，以及厚度為3 nm至20 nm(包括端值)之間隔層。該等發光層係彼此隔開且定位在該等電極之間。該間隔層係定位在該等發光層之間，且包括含有能以-0.5至-0.2(包括端值)之定向有序參數在面內及垂直方向定向之分子的載子傳輸材料。
    公开号:TW201314985A
    申请号:TW101109664
    申请日:2012-03-21
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Tomoaki Sawabe；Isao Takasu；Tomio Ono；Toshiya Yonehara；Shintaro Enomoto
    申请人:Toshiba Kk；
    IPC主号:H01L51-00
    专利说明:
    有機電激發光裝置、顯示器及照明器材相關申請案交互參考
    本申請案係基於2011年9月16日提出之先前日本專利申請案第2011-202828號且主張其優先權，該案全文內容係以引用之方式併入本文中。
    本發明係關於有機電激發光裝置，亦關於其在顯示器及照明器材之用途。
    近來，有機電激發光裝置(下文經常稱為「有機EL裝置」)作為平面照明源已吸引眾人矚目。通常，有機電激發光裝置包含由有機材料製成且設於一對陰極及陽極之間的發光層。在陰極及陽極之間施加電壓時，電子及電洞分別從陰極及陽極注入該發光層。在發光層中，注入之電子及電洞重組形成激子，該等激子發生放射性去活化而發光。
    有機EL裝置中所使用之發光材料粗略分類成兩種類型，即，螢光材料及磷光材料。就螢光發光材料而言，存在發出藍光、綠光及紅光中任一者之使用壽命長且可靠的已知材料。然而，由於螢光材料只將單態激子轉化為光發射，其內部量子效率理論上侷限為至高約25%。反之，由於磷光發光材料可將單態及三重態激子轉化為光發射，其量子效率理論上預期幾乎為100%。然而，雖然已知具有充足使用壽命的綠光及紅光磷光材料，但幾乎沒有任何具有充足使用壽命且符合成本及性能要求的藍光磷光材料。
    同時，研究白光有機EL裝置以用作照明器材或顯示之背光。通常，白光有機EL裝置藉由使用紅光、綠光及藍光發光材料的組合而發出白光。因此，若採用磷光材料作為紅光、綠光及藍光發光材料三者，預期該有機EL裝置具有高發光效率。然而，由於藍光磷光材料末具有如上述之充足材料使用壽命，故其易於縮短使用彼之之白光有機EL裝置的裝置使用壽命，因此經常降低該等裝置的可靠度。
    為解決上述問題，已嘗試製造長使用壽命且可靠之白光有機EL裝置，該白光有機EL裝置包含藍光發光層及堆疊於其上之紅光與綠光發光層，其條件係該藍光發光層含有長使用壽命藍光螢光材料且該紅光與綠光發光層含有磷光材料。該裝置中，藍光發光層發出只藉由單態激子所引發的光。若藍光發光層中所形成之三重態激子可維持不會熱去活化及原樣擴散至紅光與綠光發光層，可利用該等三重態激子之能量用於從該等紅光及綠光磷光材料發射。該技術係稱為「三重態捕獲(triplet harvesting)」，其理論上使得即使部分使用螢光發光材料亦可能將內部量子效率提高至100%。因此，預期採用三重態捕獲能實現長使用壽命且高度可靠之白光有機EL裝置。
    在使用三重態的有機EL裝置中，必須在藍光螢光層及紅光與綠光磷光層之間提供間隔層以有效率利用單態及三重態激子二者。間隔層具有使單態激子留在藍光螢光層中以將彼等有效地轉化為藍光發射的功能，同時具有只將三重態激子擴散至紅光與綠光磷光層的功能。此意指該間隔層分別具有適當單態及三重態能態(S1)及(T1)。在三重態捕獲的研究領域中，為了獲得有效率白光發射之目的，已進行各種努力來改善裝置的結構及/或材料。然而，即使如此，對於間隔層之有效率三重態擴散仍未進行充足研究。
    本發明之有機EL裝置包含：彼此隔開之陽極及陰極；紅光與綠光發光層及藍光發光層，彼等係彼此隔開且定位在該等電極之間；及厚度為3 nm至20 nm(包括端值)且定位在該等發光層之間的間隔層。該間隔層包括含有能以-0.5至-0.2(包括端值)之定向有序參數在面內及垂直方向定向之分子的載子傳輸材料。
    茲參考附圖說明具體實例。
    以下茲參考圖1、2及3說明本發明。
    圖1示意顯示本發明之有機EL裝置的斷面圖。
    圖1中，有機EL裝置10包含基板11。在基板11之一主要面上依序堆疊陽極12、電洞傳輸層13、發光層14、電子傳輸層15、電子注入層16及陰極17。發光層14包含藍光發光層14c、紅光與綠光發光層14a及夾在層14a與14c之間的間隔層14b。若有必要，層14a與14c之位置可彼此交換。電洞傳輸層13、電子傳輸層15及電子注入層16根據需要而隨意地提供。間隔層14b具有適當單態及三重態能態(下文分別稱為S1及T1)。電洞傳輸層13、發光層14、電子傳輸層15及電子注入層16係與該基板之主要面平行鋪放，且藍光發光層14c、紅光與綠光發光層14a及間隔層14b亦與該基板之主要面平行鋪放。
    圖2顯示本發明有機EL裝置中之藍光發光層14c、間隔層14b及紅光與綠光發光層14a的HOMO-LUMO能量圖。圖3係示意顯示本發明有機EL裝置中之藍光發光層14c、間隔層14b及紅光磷光發光層的單態受激態能階、三重態受激態能階及激子能量轉移之能量圖。
    本發明中，藍光發光層14c係由摻雜有藍光螢光材料之電洞傳輸材料形成。紅光與綠光發光層14a係由摻雜有紅光及綠光磷光材料之主體材料形成。為簡化三重態激子擴散之解釋，圖2中之能量圖只藉由顯示其中使用的紅光磷光材料之能階來說明紅光與綠光發光層14a的能態。然而，實際上本發明亦使用綠光磷光材料，該綠光磷光材料具有與紅光磷光材料幾乎相同之能量材料特徵及功能。間隔層14b包含載子傳輸材料，例如紅光與綠光發光層14a中所使用之主體材料。圖2中之能量圖係間隔層14h及紅光與綠光發光層14a中使用相同主體材料的情況，因此圖2之間隔層14b中的能階與紅光與綠光發光層14a之主體材料中的能階相同。
    當將電壓施加於有機EL裝置10時，電子及正電洞注入，然後在藍光發光層14c與間隔層14b之間的界面處重組。該重組形成激子，其25%及75%分別成為單態及三重態激子。
    單態激子通常被視為經歷根據以偶極-偶極相互作用為基礎之Foerster機制的能量轉移。由於根據Foerster機制之能量轉移係以偶極-偶極相互作用為基礎，即使分子不一定彼此接近，激子亦可擴散(轉移)。然而，推測一般材料中能量轉移之距離不超過約10 nm。
    激子之轉移係由位於藍光發光層14c與光與綠光發光層14a之間的間隔層14b所控制。間隔層14b具有防止單態激子從藍光發光層14c轉移至紅光與綠光發光層14a，同時具有三重態激子擴散的功能。其機制茲於下文使用圖3所示之能階來解釋。圖3中，實線箭頭表示激子之能量轉移。藍光發光層14c中及紅光與綠光發光層14a中之能階分別為激子與紅光磷光材料的能階。如圖3所示，間隔層14b之S1能階高於藍光螢光材料，而間隔層14b之T1能階低於藍光螢光材料。本發明中之間隔層14b係製成具有足以防止根據Foerster機制之能量轉移的厚度。因此，間隔層14b對激子而言過厚而無法發生能量轉移。例如，間隔層14h具有3 nm或更大之厚度。此外，間隔層14b之T1能階高於紅光及綠光磷光材料。
    由於間隔層14b具有高於藍光螢光材料之S1能階，在介於藍光發光層14c與間隔層14b之間的界面所形成的單態激子無法擴散至間隔層14b。此外，由於間隔層14b厚到足以防止根據Foerster機制之能量轉移，激子幾乎不會發生能量轉移。因此，單態激子之能量係消耗在藍光發光層14c中產生藍光螢光上。該藍光發光層14c因此發出由該等單態激子所引發的藍光螢光。
    另一方面，由於間隔層14b具有低於藍光發光層14c中之三重態激子的T1能階，三重態激子擴散至該間隔層14b且到達紅光與綠光發光層14a。結果，三重態激子之能量消耗在該紅光與綠光發光層14a中產生磷光上。該紅光與綠光發光層14a因此發出紅光及綠光磷光。以此方式，有機EL裝置可採用藍光螢光與紅光及綠光磷光之組合來發出白光。如上述，即使採用藍光螢光材料，本發明之有機EL裝置亦不浪費該藍光發光層14c中形成之三重態激子的能量，而是有效利用該藍光發光層14c中所產生的S1及T1能量二者，從而實現高發光效率。為獲致高發光效率，間隔層14b中之有效率三重態擴散非常重要。藉由根據Dexter能量轉移之分子之間的電子交換相互作用而發生三重態激子擴散。故分子間的分子軌域重疊對於有效率三重態激子擴散而言非常重要。
    為了使間隔層14b可扮演好上述角色，其必須由下述特定材料形成。此處，在間隔層14h中界定兩個方向。其中之一係與基板之主要面平行的水平面，另一係與該水平面垂直之垂直方向。以該垂直方向依序堆疊陽極12、電洞傳輸層13、發光層14、電子傳輸層15、電子注入層16及陰極17。間隔層14b包括含有平面分子之載子傳輸材料。此處之「平面分子」意指具有平面形狀之分子。間隔層14b中所包括之平面分子形成水平面之非晶形結構，且係以無序方向定向，但亦以垂直方向定向。換言之，堆疊該等平面分子以使其平面可與垂直面平行，以構成間隔層14b。
    該等平面分子係以垂直方向定向。平面分子之實例包括以下式表示之1,3-雙-2-2,2-吡啶基-1,3,4-二唑基苯(下文經常稱為「Bpy-OXD」)：
    當間隔層14b係由Bpy-OXD分子形成時，推測該等分子係以於水平面中無序地定向，但在垂直方向上逐一堆疊以形成堆疊結構。依該配置之平面分子被視為具有大幅彼此重疊之分子軌域，因此垂直方向之載子遷移率獲得改善。因此，若採用該間隔層14b，電荷載子在介於藍光發光層14c與間隔層14b之間的界面處有效率地重組，且有效率地擴散至磷光材料，故有機EL裝置能有效率發光。
    平面分子之對準通常由定向有序參數S表示。該具體實例中，間隔層14b中之平面分子具有-0.5至-0.2(包括端值)之定向有序參數S。
    此處，定向有序參數S係由下式界定：
    在上式中，θ係介於分子之主軸及與基板表面垂直之方向之間的角度；ko及ke分別為面內與平行方向之一般消光係數及面內與垂直方向之異常消光係數。
    如式(1)所示，定向有序參數可從ko與ke之值計算。為了獲得ko與ke值，進行可變角度之光譜橢圓偏光術(spectroscopic ellipsometry)之測量，且根據考慮折射率異向性之模型來分析其結果。若分子係與基板完全平行放置，換言之，若分子係以垂直方向定向，S值為-0.5。若分子係隨機放置，S值為0。若分子係與基板完全垂直放置，換言之，若分子係以水平方向定向，S值為1。
    由於分子較佳係以垂直方向定向，S值較理想上係儘可能接近-0.5。有鑑於電子遷移率及垂直方向之三重態擴散長度，S值為-0.2或更小，較佳為-0.3或更小，更佳為-0.4或更小。
    具有上述定向有序參數之載子傳輸材料的實例包括：1,3-雙[2-(2,2'-聯吡啶-6-基)-1,3,4-二唑-5-基]-苯(下文稱為「Bpy-OXD」)，S=-0.44；雙-4,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-甲基嘧啶(下文稱為「B4PyMPM」)，S=-0.36；雙-4,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-苯基嘧啶(下文稱為「B4PyPPM」)，S=-0.34；雙-3,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-甲基嘧啶(下文稱為「B3PyMPM」)，S=-0.33；雙-3,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-苯基嘧啶(下文稱為「B3PyPPM」)，S=-0.35；4,4-(聯苯-4,4-二基)雙(4,4,4-三苯基聯苯-4,4-二胺)(下文稱為「TPT1」)，S=-0.20；4,4-(聯三苯-4,4-二基)雙(4,4,4-三苯基聯苯-4,4-二胺)(下文稱為「TPT2」)，S=-0.28；及4,4'-(聯三苯-4,4'-二基)雙(4,4'-二苯基-4'-單聯苯基-聯苯-4,4'-二胺)(下文稱為「TPT9」)，S=-0.27。

    另一方面，以下所顯示之載子傳輸材料慣常用作習知有機EL裝置中的間隔件，但其定向有序參數(S值)太高以致無法獲得本發明效果。該等慣用載子傳輸材料為例如：N,N'-二-(萘基)-N,N'-二苯基-[1,1',4',1",4",1"'-聯四苯]-4,4"'-二胺(下文稱為「4P-NPD」)，S=0.1；雙-(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-(苯基苯酚)-鋁(下文稱為「BAlq」)，S=-0.03；及1,3-雙[2-(4-三級丁基苯)-1,3,4-二唑-5-基]-苯(下文稱為「OXD-7」)，S=0.01。
    對於本發明有機EL裝置而言必要的是間隔層14b中包含特定載子傳輸材料，但至於其他元件，本發明可使用傳統有機EL裝置中所使用的材料。
    如上述，例如TPT1、TPT2及TPT9可用作本發明間隔層14b之載子傳輸材料。
    包含上述材料之間隔層14b必須具有特定厚度以實現高效率。本發明中，S1及T1能量之轉移係取決於間隔層14b之厚度。因此，該厚度必須為3 nm至20 nm(包括端值)，較佳為5 nm至15 nm(包括端值)。具有3 nm或更大厚度之間隔層14b可防止根據Foerster機制之長範圍S1能量轉移，因此有效使得S1能量留在藍光發光層中。然而，另一方面，若該厚度超過20 nm，三重態激子於擴散時可能經歷去活化，因此可能降低發光效率。為此，具有特定厚度之間隔層14b使得能同時從藍光發光層14c及從紅光與綠光發光層14a發射。
    除上述間隔層14b之外，本發明之有機EL裝置可以與傳統裝置相同之方式製造。例如，慣用綠光、紅光及藍光發光材料可用於本發明中。
    紅光與綠光發光層14a包含主體材料、紅光磷光發光材料及綠光磷光發光材料。
    紅光發光材料之實例包括：雙(2-甲基苯並-[f,h]喹啉)(乙醯丙酮)銥(III)(下文稱為「Ir(MDQ)2(acac)」)及參(1-苯基-異喹啉)銥(III)(下文稱為「Ir(piq)3」)。可用於紅光與綠光發光層14a之電洞傳輸主體材料的實例包括：TPT1、TPT2、TPT9、雙(N-(1-萘基-N-苯基聯苯胺(下文稱為「a-NPD」)、1,3-雙(N-咔唑基)-苯(下文稱為「mCP」)、二-[4-(N,N-二甲苯基胺基)苯基]環己烷(下文稱為「TAPC」)、4,4',4"-參(9-咔唑基)-三苯胺(下文稱為「TCTA」)及4,4'-雙(9-咔唑基)-2,2'-二甲基-聯苯(下文稱為「CDBP」)。可用於紅光與綠光發光層14a之電子傳輸主體材料的實例包括：Bpy-OXD、B3PyPPM、B3PyMPM、B4PyPPM、B4PyMPM、OXD-7、BAlq、參[3-(3-吡啶基)基]-硼烷(下文稱為「3TPYMB」)、參(8-羥基-羥基喹啉)鋁錯合物(Alq3)及紅菲繞啉(bathophenanthroline；BPhen)。可用於紅光與綠光發光層14a之雙極型主體材料的實例包括：4,4'-雙(9-二咔唑基)-2,2'-聯苯(下文稱為「CBP」)。該等材料僅為實例，因此亦可使用具有相同功能的其他材料。
    綠光發光材料之實例包括：參(2-苯基吡啶)銥(III)(下文稱為「Ir(ppy)3」)、參(2-(對甲苯基)吡啶)銥(III)(下文稱為「Ir(mppy)3」)及雙(2-(9,9-二己基茀基)-1-吡啶)(乙醯丙酮)銥(III)(下文稱為「Ir(hflpy)(acac)」)。
    紅光與綠光發光層14a可另外含有黃光發光材料。此種發光材料之組合使得能獲得色調優異的發射。
    在上述具體實例中，紅光與綠光發光層14a係由摻雜有紅光磷光材料及綠光磷光材料的主體材料形成。然而，其可由兩層堆疊之子層構成，該等子層其中一者係由摻雜有紅光磷光材料的主體材料形成，另一者係由摻雜有綠光磷光材料之主體材料形成。
    藍光發光層14c可只由藍光螢光材料組成，或可包含主體材料及藍光螢光材料。
    藍光螢光發光材料之實例包括：1-4-二-[4-(N,N-二-苯基)胺基]苯乙烯基-苯(下文稱為「DSA-Ph」)及4,4'-雙(9-乙基-3-咔唑伸乙烯基)-1,1'-聯苯(下文稱為「BCzVBi」)。可用於藍光發光層14c之電子傳輸主體材料的實例包括：4,4-雙(2,2-二苯基-乙烯-1-基)聯苯(下文稱為「DPVBi」)及9,10-雙(2-萘基)-2-三級丁基蒽(下文稱為「TBADN」)。
    為了保持發光層中之電子與電洞之間的載子平衡，電子傳輸及/或電洞傳輸主體材料可另外包含在紅光與綠光發光層14a及藍光發光層14c中。藉由如此保持發光層中之載子平衡可改善發光效率。
    下文茲參考圖1解釋本發明有機EL裝置的其他元件。
    圖1中，基板11支撐其他元件。基板11較佳不因熱或有機溶劑而降解。基板11之實例包括：無機材料(諸如無鹼玻璃及石英玻璃)板；塑膠(諸如聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醯亞胺、聚醯胺、聚醯胺-醯亞胺、液晶聚合物及環烯烴聚合物)板及膜；及金屬(諸如不鏽鋼(SUS))及矽板。較佳係採用玻璃或塑膠之透明基板以使得容易提取光。基板的形狀、結構及大小無特定限制，且形狀、結構及大小可根據用途及目的而經適當選擇。基板11之厚度亦不受侷限，只要基材具有支撐其他元件的強度即可。
    在基板11上提供陽極12。陽極12將電子注入電洞傳輸層13或發光層14。陽極12之材料並無特定侷限，只要具有導電性即可。陽極12通常為採用真空氣相沉積、濺鍍、離子鍍、鍍覆或塗覆所形成的透明或半透明導電性材料膜。例如，可使用導電性金屬氧化物膜或半透明金屬膜作為陽極12。更明確地說，陽極之實例包括：由氧化銦、氧化鋅、氧化錫及其複合物(諸如銦錫氧化物(ITO)、摻雜氟之氧化錫(FTO)及銦鋅氧化物)所製成之導電性玻璃膜(例如NESA)；及金、鉑、銀及銅膜。特佳者為ITO所製成之透明電極。此外，有機導電性聚合物(諸如聚苯胺、聚噻吩及其衍生物)亦可用作電極之材料。陽極12若由ITO製成，其較佳係具有30 nm至300 nm(包括端值)之厚度。若厚度小於30 nm，傳導性降低且電阻率提高而降低發光效率。另一方面，若厚度大於300 nm，該ITO陽極喪失可撓性且於施加應力時龜裂。陽極12可由單層或二或更多層具有不同功函數之材料所製成之堆疊子層所組成。
    電洞傳輸層13係隨意地設在陽極12與發光層14之間。電洞傳輸層13具有接收來自陽極12之電洞及將該等電洞傳輸至發光層側的功能。電洞傳輸層13可由例如聚噻吩聚合物，諸如聚(伸乙二氧基噻吩)：聚(苯乙烯-磺酸)(下文稱為「PEDOT：PSS」)，其習知為導電性油墨。然而，無意限制電洞傳輸層13之材料。事實上，亦可使用TCTA及α-NPD。形成電洞傳輸層13之方法並無特定限制，只要可形成薄膜即可，例如可採用真空沉積及旋塗。使用旋塗法，電洞傳輸層13可藉由以下步驟形成：澆注電洞傳輸層13之材料溶液以形成所需厚度之膜，然後在熱板等之上加熱該膜。該材料溶液可事先經由過濾器過濾。
    在發光層14上，隨意地提供電子傳輸層15。電子傳輸層15具有接收來自電子注入層16之電子及將該等電子傳輸至發光層14的功能。電子傳輸層15可由例如3TPYMB、Alq3、BPhen等製成，但無意侷限電子傳輸層15之材料。電子傳輸層15可採用真空沉積、塗覆等形成。
    電子注入層16係隨意地提供在電子傳輸層15上。電子注入層16具有接收來自陰極17之電子及將該等電子注入電子傳輸層15或發光層14的功能。電子注入層16可由例如CsF、LiF等製成，但無意限制電子注入層16之材料。電子注入層16可採用真空沉積、塗覆等形成。
    陰極17係提供在發光層14上(或在電子傳輸層15上或在電子注入層16上)。陰極17具有將電子注入發光層14(或注入電子傳輸層15或注入電子注入層16)的功能。陰極17通常為採用真空氣相沉積、濺鍍、離子鍍、鍍覆或塗覆所形成的透明或半透明導電性材料膜。例如，可使用導電性金屬氧化物膜或半透明金屬膜作為陰極17。若陽極12係由高功函數之材料製成，陰極17較佳係由低功函數之材料製成。具有低功函數之材料的實例包括鹼金屬及鹼土金屬。更明確地說，為例如Li、In、Al、Ca、Mg、Na、K、Yb、Cs等。
    陰極17可由單層或二或更多層具有不同功函數之材料所製成之堆疊子層所組成。此外，亦可使用二或更多種金屬之合金。合金之實例包括鋰-鋁合金、鋰-鎂合金、鋰銦合金、鎂-銀合金、鎂-銦合金、鎂-鋁合金、銦-銀合金及鈣-鋁合金。
    陰極17較佳係具有10 nm至150 nm(包括端值)之厚度。若厚度小於該範圍，電阻率提高太多。另一方面，若厚度大於上述範圍，需要花費長時間形成陰極17，相鄰層可能因而受受損而損及性能。
    在上述說明中，解釋陽極及陰極分別定位在基板上及與基板相對側上的有機EL裝置。然而，基板可置於陰極之側上。此外，即使藍光發光層14c及紅光與綠光發光層14a之位置彼此交換亦可獲得相同效果。
    與傳統裝置相較，本發明之有機EL裝置實現高發光效率。更明確地說，包含未定向分子之間隔層的傳統有機EL裝置展現出不超過約3.5%之外部量子效率，而本發明裝置獲致不低於7.6%之外部量子效率。
    上述有機EL裝置之應用實例包括顯示器及照明器材。圖4係本發明之顯示器的電路圖。
    圖4中，顯示器20包含定位在以橫向控制線(CL)及縱向資料線(DL)所形成之矩陣電路中的像素21。各像素21包含發光裝置25及連接至裝置25的薄膜電晶體(TFT)26。TFT 26一端連接至控制線，及另一端連接至資料線。資料線連接至資料線驅動電路22，控制線連接至控制線驅動電路23。資料線驅動電路22及控制線驅動電路23係由控制器24所控制。
    圖5示意顯示本發明之照明器材的斷面圖。
    圖5中，照明器材100包含依序堆疊之玻璃基板101、陽極107、有機EL層106及陰極105。陰極105覆蓋有密封玻璃102，該密封玻璃102係以UV黏著劑104固定。在該密封玻璃102之內表面上提供乾燥劑103，使其面向陰極105。
    茲以下列實施例進一步詳細解釋本發明，但該等實施例無意侷限本發明。 實施例1
    以下述方式製造包含Bpy-OXD作為間隔材料的有機EL裝置。在玻璃基板上，藉由濺鍍形成厚度100 nm之ITO(銦錫氧化物)透明電極以形成陽極。然後，在真空中依次氣相沉積α-NPD及TCTA以分別形成40 nm及20 nm厚之薄塗層，從而形成總計60 nm厚之電洞傳輸層。此外，然後在真空中氣相沉積Bpy-OXD以形成10 nm厚之間隔層。在該實施例中，未提供藍光發光層以作為實驗。而是利用TCTA電洞傳輸層之激態複合物及Bpy-OXD間隔層所產生的發光來作為藍光發射。
    此外，為了簡單比較間隔層中之三重態激子擴散，只使用紅光磷光材料來形成紅光發光層代替上述紅光與綠光發光層。因此，實施例1之有機EL裝置係設計成發出兩種顏色的光：藍光及紅光。主體材料為Bpy-OXD，其與間隔層中之材料相同，而紅光磷光材料為Ir(MDQ)2(acac)。利用真空氣相沉積系統將該等材料共沉積在間隔層上，其中控制沉積速率以使得重量比可為95：5，以形成5 nm厚之紅光發光層。
    由於TCTA：Bpy-OXD激態複合物之S1能量為約2.5 eV，該間隔層可有效防止能量擴散。雖然目前仍無法測量TCTA：Bpy-OXD激態複合物之T1能量及Bpy-OXD之T1能量任一者，但在所製造之有機EL裝置所發出的EL光譜中觀察來自紅光磷光材料之發射。該觀察顯示出發生來自藍光發光層的三重態擴散而引發發射。因此，可說TCTA：Bpy-OXD激態複合物之T1能量高於Bpy-OXD之T1能量，以及Bpy-OXD之T1能量高於2.0 eV(此為Ir(MDQ)2(acac)之T1能量)。
    依次在真空中將Bpy-OXD氣相沉積於紅光磷光發光層上以形成40 nm厚之電子傳輸層。另外，然後在真空中將LiF氣相沉積於其上以形成0.5 nm厚之電子注入層。然後，在真空中將鋁氣相沉積於該電子注入層上以形成150 nm厚之陰極。如此，製造有機EL裝置，最終在氮氛圍下使用可UV固化樹脂於其上層壓相對玻璃基板以密封該製造之有機EL裝置。 對照實例1
    重複實施例1之製程，但採用OXD-7代替Bpy-OXD作為間隔層及電子傳輸層之材料以製造有機EL裝置。 對照實例2
    重複實施例1之製程，但採用BAlq代替Bpy-OXD作為間隔層及電子傳輸層之材料以製造有機EL裝置。 對照實例3
    採用4P-NPD代替Bpy-OXD作為間隔層及電子傳輸層之材料以製造有機EL裝置。此處，惟應注意的是，Bpy-OXD係電子傳輸材料，4P-NPD為電洞傳輸材料。故而，不可能只藉由簡單地以4P-NPD代替Bpy-OXD即獲得良好性能，因此必須改變該有機EL裝置的結構。因此，對照實例3之裝置包含依序堆疊之陽極、電洞傳輸層、紅光磷光發光層、間隔層、藍光發光層電子傳輸層、電子注入層及陰極。更明確地說，藉由濺鍍在玻璃基板上形成厚度100 nm之ITO(銦錫氧化物)透明電極以形成陽極。依次接著在真空中將α-NPD氣相沉積於其上以形成40 nm厚之電洞傳輸層。此外在該實施例中，為了簡單證實間隔層中之三重態激子擴散，只使用紅光磷光材料來形成紅光發光層代替上述紅光與綠光發光層。主體材料為4P-NPD，紅光磷光材料為Ir(MDQ)2(acac)。利用真空氣相沉積系統將該等材料共沉積在電洞傳輸層上，其中控制沉積速率以使得重量比可為95：5，以形成5 nm厚之紅光發光層。此外，然後在真空中氣相沉積4P-NPD以形成10 nm厚之間隔層。由於4P-NPD間隔層能發出藍光螢光，其亦用作藍光螢光發光層。之後，在真空中將Bphene氣相沉積於其上以形成40 nm厚之電子傳輸層。另外，然後在真空中將LiF氣相沉積於其上以形成0.5 nm厚之電子注入層。然後，在真空中將鋁氣相沉積於該電子注入層上以形成150 nm厚之陰極。如此，製造有機EL裝置，最終在氮氛圍下於使用可UV固化樹脂於其上層壓相對玻璃基板以密封該製造之有機EL裝置。 評估裝置
    對於實施例及對照實例中所製造之有機EL裝置的特徵進行評估。該等評估係利用測量絕對量子效率的儀器(由Hamamatsu Photonics K.K.所製)進行，該儀器配備有積分球、來源計(2400 multipurpose source meter[商標]，由Keithley Instruments Inc.所製)及光子多通道分析器(C10027[商標]，由Hamamatsu Photonics K.K.所製)。作為測量結果，圖6顯示外部量子效率(下文稱為「EQE」)之電壓相依性。實施例1、對照實例1、對照實例2及對照實例3中所製造之裝置的最大EQE分別為7.6%、0.6%、3.3%及2.8%。
    另外，圖7顯示在電流密度為5 mA/cm2下之發射光譜。實施例1及對照實例1至3中所製造之裝置各發出不只包含在400至500 nm之波長範圍中的藍光發光亦包含尖峰在約610 nm之紅光發光的雙色發射。來自實施例1之裝置的紅光發光強度高於對照實例1至3中所製造之裝置任一者，因此可推測有效率發生從藍光螢光材料之三重態擴散而引發紅光發光。如此，證實本發明之有機EL裝置能實現比對照實例之裝置更高外部量子效率的雙色發射。
    獨立地重複實施例1之製程，但將Bpy-OXD間隔層之厚度改為0 nm、3 nm、5 nm、7 nm、10 nm、20 nm或30 nm以製造有機EL裝置。然後以上述方式藉由用於測量絕對量子效率之儀器對該等裝置進行評估。作為測量結果，圖8顯示外部量子效率之電壓相依性。圖9顯示所製造裝置之EL光譜。圖9之各光譜中，將紅光發光尖峰之強度標準化為1。結果，當間隔層之厚度為20 nm或更大時，外部量子效率變得不超過約3.5%。另一方面，當間隔層具有3 nm或更小之厚度時，藍光發光之強度太弱以致無法實現雙色發射。因此，證實當間隔層之厚度為3至20 nm時實現高效率及雙色發射二者。
    雖然已描述特定具體實例，但該等具體實例只以實例方式呈現，且無意限制本發明範圍。實際上，本文所描述之新穎方法與系統可以各種其他形式具體化；此外，在不違背本發明精神的情況下，可對本文所述之方法及系統進行各種省略、替換及改變。附錄申請專利範圍及其等效陳述意圖將此等形式或修改包括在本發明之範圍及精神內。
    10‧‧‧有機EL裝置
    11‧‧‧基板
    12/107‧‧‧陽極
    13‧‧‧電洞傳輸層
    14‧‧‧發光層
    14a‧‧‧紅光與綠光發光層
    14b‧‧‧間隔層
    14c‧‧‧藍光發光層
    15‧‧‧電子傳輸層
    16‧‧‧電子注入層
    17/105‧‧‧陰極
    20‧‧‧顯示器
    21‧‧‧像素
    22‧‧‧資料線驅動電路
    23‧‧‧控制線驅動電路
    24‧‧‧控制器
    25‧‧‧發光裝置
    26‧‧‧薄膜電晶體
    CL‧‧‧資料線
    DL‧‧‧控制線
    100‧‧‧照明器材
    101‧‧‧玻璃基板
    102‧‧‧密封玻璃
    103‧‧‧乾燥劑
    104‧‧‧UV黏著劑
    106‧‧‧有機EL層
    圖1示意顯示本發明之有機EL裝置的斷面圖。
    圖2顯示本發明之有機EL裝置的HOMO-LUMO能量圖。
    圖3係示意顯示本發明有機EL裝置中之單態受激態能階、三重態受激態能階及激子能量轉移的能量圖。
    圖4係本發明之顯示器的電路圖。
    圖5示意顯示本發明之照明器材的斷面圖。
    圖6係顯示實施例及對照實例中所製造之有機EL裝置的電壓相依性外部量子效率的圖。
    圖7顯示實施例及對照實例中所製造之有機EL裝置的發射光譜。
    圖8係顯示實施例及對照實例中所製造之有機EL裝置的裝置特徵的圖。
    圖9顯示實施例及對照實例中所製造之有機EL裝置的發射光譜。
    10‧‧‧有機EL裝置
    11‧‧‧基板
    12‧‧‧陽極
    13‧‧‧電洞傳輸層
    14‧‧‧發光層
    14a‧‧‧紅光與綠光發光層
    14b‧‧‧間隔層
    14c‧‧‧藍光發光層
    15‧‧‧電子傳輸層
    16‧‧‧電子注入層
    17‧‧‧陰極
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] 一種有機電激發光裝置，其包括彼此隔開之陽極及陰極，紅光與綠光發光層及藍光發光層，彼等係彼此隔開且定位在該陽極及陰極之間，及厚度為3 nm至20 nm(包括端值)且定位在該紅光與綠光發光層及該藍光發光層之間的間隔層；其中該間隔層包括含有能以-0.5至-0.2(包括端值)之定向有序參數在面內及垂直方向定向之分子的載子傳輸材料。
    [2] 如申請專利範圍第1項之有機電激發光裝置，其中該載子傳輸材料係選自由以下所組成之群組：4,4-(聯苯-4,4-二基)雙(4,4,4-三苯基聯苯-4,4-二胺)、4,4-(聯三苯-4,4-二基)雙(4,4,4-三苯基聯苯-4,4-二胺)、4,4'-(聯三苯-4,4'-二基)雙(4,4'-二苯基-4'-單聯苯基-聯苯-4,4'-二胺)、1,3-雙[2-(2,2'-聯吡啶-6-基)-1,3,4-二唑-5-基]-苯、雙-3,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-苯基嘧啶、雙-3,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-甲基嘧啶、雙-4,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-苯基嘧啶及雙-4,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-甲基嘧啶。
    [3] 一種有機電激發光裝置，其包括彼此隔開之陽極及陰極，紅光與綠光發光層及藍光發光層，彼等係彼此隔開且定位在該陽極及陰極之間，及厚度為3 nm至20 nm(包括端值)且定位在該紅光與綠光發光層及該藍光發光層之間的間隔層；其中該間隔層包含選自由以下所組成之群組的材料：4,4-(聯苯-4,4-二基)雙(4,4,4-三苯基聯苯-4,4-二胺)、4,4-(聯三苯-4,4-二基)雙(4,4,4-三苯基聯苯-4,4-二胺)、4,4'-(聯三苯-4,4'-二基)雙(4,4'-二苯基-4'-單聯苯基-聯苯-4,4'-二胺)、1,3-雙[2-(2,2'-聯吡啶-6-基)-1,3,4-二唑-5-基]-苯、雙-3,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-苯基嘧啶、雙-3,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-甲基嘧啶、雙-4,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-苯基嘧啶及雙-4,6-(3,5-二-吡啶基苯基)-2-甲基嘧啶。
    [4] 如申請專利範圍第1項之有機電激發光裝置，其另外包含電洞傳輸層、電子傳輸層或電子注入層。
    [5] 一種顯示器，其包含如申請專利範圍第1項之有機電激發光裝置。
    [6] 一種照明器材，其包含如申請專利範圍第1項之有機電激發光裝置。
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