CN101477998A - 有机电致发光显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有机电致发光显示设备。根据本发明实施例的有机电致发光显示设备包括：包括薄膜晶体管的基板；设置在该基板上并连接到该薄膜晶体管的第一电极；在该第一电极上的电子运输发射层；和在该电子运输发射层上的第二电极；其中该电子运输发射层包括电子运输材料和发射材料。

Description

有机电致发光显示设备
本申请要求享受于2007年12月31日提交的韩国专利申请No.10-2007-141808的优先权，这里引入作为参考，如同将其全文阐述于此。
技术领域
本发明涉及一种显示设备。具体地说，本发明涉及一种有机电致发光显示设备。
背景技术
为了满足信息社会中信息通信技术的发展，对电显示器的需求日益增长，所需要的显示器的类型发生了变化。为满足现代信息社会的这些需求，要求显示元件更为精密、更大、更薄、小巧、以及制造成本更低。为此，新的平板显示器(FPD)正在取代传统的阴极射线管(CRT)。
特别是，与通信和计算机相关的设备诸如半导体和显示器的发展对提升每个领域中的技术是重要的。在当前使用的各种显示元件中，有机电致发光显示设备是一种引人关注的彩色薄平板显示器的显示器类型。因为有机电致发光显示设备对于图形显示器、电视显示器和平板显示器具有出色的特性，诸如宽视角、快速响应、和高对比度。此外，因为它厚度薄、重量轻、并且具有良好的色彩表现力，所以它适于作为下一代平板显示器。
有机电致发光显示设备的有机层包括空穴注入层(HIL)、空穴运输层(HTL)、发射层(EML)、电子运输层(ETL)和电子注入层(EIL)。根据有机电致发光显示设备的材料或者结构不同，在有机层中，除了发射层之外的构成有机层的这些元件中任一个或者某些元件可有不同的组成。当阳极电极产生的空穴和阴极电极产生的电子在它们各自通过空穴运输层和电子运输层之后在发射层中复合的时候形成激子，有机电致发光显示设备由此发射。
对于理想的情形，空穴和电子应该在发射层的中部相遇。然而，由于上述各层的材料、特性、和厚度、空穴和电子的迁移率之差、以及每层的能级差(HOMO或者LUMO)的缘故，在实际条件下，空穴和电子不能在发射层的中部相遇。
通常，用于空穴运输层的有机材料中的空穴迁移率能够比用于电子运输层的有机材料中的电子迁移率要快10～100倍。因此，空穴可以被比电子更早地运输或者注入到有机发射层中。在过渡时期，在同样的有机材料中，空穴迁移率和电子迁移率取决于有机材料的结构。例如，如图6a所示，当使用空穴迁移率比电子迁移率快的有机材料作为发射层178时，电子和空穴在电子运输层174和发射层178之间的界面附近而不在发射层178的中部发生碰撞。此外，在这种情况下，发射层178和电子运输层174间的HOMO(最高被占用分子轨道)之差由于材料特性的缘故而非常小，因此空穴能够容易地移动到电子运输层174。结果，电子运输层174的功能可能劣化，且这会导致有机电致发光元件的寿命缩减。
为了克服上述缺点，可以使有机层仅包括发射层，或者可以改善每层的材料特性。然而，这些解决方案严重依赖于材料，并且找到特别适合于显示设备的特性的材料是困难的。因此，人们进行了大量的研究工作，通过改进设备的结构来增强有机电致发光显示设备的质量。
发明内容
本发明的目的是提出一种寿命得到延长的有机电致发光显示设备。
根据本发明第一实施例的有机电致发光显示设备包括：包括薄膜晶体管的基板；设置在该基板上并连接到该薄膜晶体管的第一电极；在该第一电极上的电子运输发射层；和在该电子运输发射层上的第二电极；其中该电子运输发射层包括电子运输材料和发射材料。
此外，在该第一电极和该电子运输发射层之间设置空穴注入层和空穴运输层中的至少之一。
另外，在该电子运输发射层和该第二电极之间设置电子运输层和电子注入层中的至少之一。
该电子运输发射层的厚度在20～60nm范围内。
该发射材料发射红色、绿色和蓝色中的一种颜色；且该电子运输材料相对于该发射材料具有2～20wt％的浓度比率。
当该发射材料发射红色时，该发射材料包括BAlq基团；该电子运输材料包括蒽基团、Alq3基团、和BAlq基团中选择的至少一种。
当该发射材料发射绿色时，该发射材料包括Alq基团；该电子运输材料包括蒽基团、Alq3基团、和BAlq基团中选择的至少一种。
当该发射材料发射蓝色时，该发射材料包括二萘嵌苯基团、蒽基团、AND和AND衍生物中选择的至少一种；该电子运输材料包括蒽基团、Alq3基团、和BAlq基团中选择的至少一种。
根据本发明第二实施例的有机电致发光显示设备包括：包括薄膜晶体管的基板；设置在该基板上且连接到该薄膜晶体管的第一电极；在该第一电极上的发射层；在该发射层上的电子运输发射层；和在该电子运输发射层上的第二电极；其中该电子运输发射层包括电子运输材料和发射材料。
附图说明
包括这些附图以提供对本发明的进一步理解并且构成本说明书的一部分，它们解释了本发明的实施例并且连同说明书一起用来解释本发明的原理。
在图中：
图1是用于解释根据本发明第一实施例的有机电致发光显示设备的框图。
图2a和2b解释了根据本发明第一实施例的子像素电路的例子。
图3是用于解释根据本发明第一实施例的有机电致发光显示设备的平面图。
图4是沿图3中的I-I’线剖开的截面图。
图5a到5b是用于解释根据本发明各个实施例的发光二极管的截面图；
图6a是用于解释根据现有技术的有机电致发光显示设备的发射层的细节的图。
图6b到6c是用于解释根据本发明各个实施例的有机电致发光显示设备的发射层的细节的图。
具体实施方式
通过参照下面结合附图详细描述的实施例，本发明的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法将变得清楚明了。
参照附图，将详细的解释根据本发明优选实施例的有机电致发光显示设备。通过参照下面结合附图详细描述的实施例，本发明的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法将变得清楚明了。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1是用于解释根据本发明第一实施例的有机电致发光显示设备的框图。图2a和2b是根据本发明该优选实施例的有机电致发光显示设备的子像素电路的例子。
参照图1，根据本发明该优选实施例的有机电致发光显示设备包括显示面板100、扫描驱动器200、数据驱动器300、和控制器400。
显示面板100包括多条信号线(S1～Sn和D1～Dm)、多条电压线(未示出)、和连接到这些信号线且以矩阵方式布置的多个子像素PX。该多条信号线(S1～Sn和D1～Dm)包括多条扫描线(S1～Sn)和多条数据线(D1～Dm)。每条电源线(未示出)向每个子像素PX传输第一电源电压(VDD)。
在这个实施例中，该多条信号线包括已经示出和解释的扫描线(S1～Sn)和数据线(D1～Dm)。然而，其不限于这些元件。根据驱动方法不同，还可以进一步包括用于提供清除信号的清除线(未示出)。
在某些情形中，即使应用清除线，仍然能将清除线去掉。在这种情况下，可通过其它的布线来提供清除信号。例如，在电源线向显示面板100提供第一电源电压(VDD)的情况下，能够通过该电源线来提供清除信号。
参照图2a，子像素PX包括用于根据来自扫描线(S1～Sn)的扫描信号而传输数据信号的开关薄膜晶体管T1(TFT)、用于存储数据信号的电容器(Cst)、用于响应电容器(Cst)所存储的数据信号和第一电源电压(VDD)之间的差而产生驱动电流的驱动薄膜晶体管T2、以及用于响应该驱动电流而发光的发光二极管(OLED)。
或者，如图2b所示，子像素PX包括用于根据来自扫描线(S1～Sn)的扫描信号而传输数据信号的开关薄膜晶体管T1(TFT)、用于存储数据信号的电容器(Cst)、用于响应电容器(Cst)所存储的数据信号和第一电源电压(VDD)之间的差而产生驱动电流的驱动薄膜晶体管T2、用于响应该驱动电流而发光的发光二极管(OLED)、以及用于根据来自清除线(En)的清除信号而清除电容器(Cst)中存储的数据信号的清除开关薄膜晶体管T3。
再参照图1，扫描驱动器200连接到显示面板100的扫描线(S1～Sn)，并且向扫描线(S1～Sn)顺序提供用于导通第一TFT T1的扫描信号。
数据驱动器300连接到显示面板100的数据线(D1～Dm)，并且向数据线(D1～Dm)提供用于呈现输出视频信号(DAT)的数据信号。数据驱动器300可以包括连接到数据线(D1～Dm)的至少一个数据驱动IC(或“集成电路”)。
控制器400控制扫描驱动器200和数据驱动器300的操作。此外，控制器400可以包括用于在输入视频信号(RGB)上实施伽马转换以产生输出视频信号(DAT)的信号转换器450。也即，在产生扫描控制信号(CONT1)和数据控制信号(CONT2)之后，控制器400将扫描控制信号(CONT1)输出到扫描驱动器200，并且将数据控制信号(CONT2)和输出视频信号(DAT)发送到数据驱动器300。此外，控制器400接收输入视频信号(R，G，B)和用于控制来自外部图形控制器(未示出)的输入视频信号的输入控制信号。例如，输入控制信号可以包括垂直同步信号(Vsync)、水平同步信号(Hsync)、主时钟(MCLK)、数据启用信号(DE)等。
这些驱动器200、300和400能够制造在一个IC芯片并安装在显示面板100上。或者，这一个芯片能够被安装在柔性印刷电路膜(未示出)上，以将其作为TCP(或“载带封装”)附在显示面板100上，或者附在印刷电路板(未示出)上。另一个例子，这些驱动器200、300和400能够与多条信号线(S1～Sn和D1～Dm)和薄膜晶体管T1、T2和T3集成地形成在显示面板100上。
图3是用于解释根据本发明第一实施例的有机电致发光显示设备的像素结构的平面图。参照图3，存在一基板，其包括向一个方向延伸的扫描线120a、与扫描线120a交叉设置的数据线140a、电源线140e、由扫描线120a、数据线140a和电源线140e限定的像素区域和非像素区域。
在像素区域中，设置连接到扫描线120a和数据线140a的开关薄膜晶体管T1、连接到开关薄膜晶体管T1和电源线140e的电容器(Cst)、和连接到电容器(Cst)和电源线140e的驱动薄膜晶体管T2。电容器(Cst)可以包括电容器的下电极120b和电容器的上电极140b。此外，在像素区域中，设置发射二极管，其包括电连接到驱动薄膜晶体管T2的第一电极160、在第一电极60上的有机层(未示出)、和第二电极(未示出)。像素区域能够进一步包括扫描线120a、数据线140a、和电源线140e。
图4是沿图3中的I-I’线剖开的截面图。参照图4，将对根据本发明第一实施例的有机电致发光显示设备进行详细的解释。
在基板110上设置缓冲层105。形成缓冲层105以保护以后形成的薄膜晶体管不受从基板110泄漏的外部材料诸如碱离子的影响。缓冲层105选择性地包括二氧化硅(SiO2)或者氮化硅(SiNx)。另外，基板110可由玻璃、塑料或者金属制成。
在缓冲层105上形成半导体层111。半导体层111包括非晶硅或者结晶的多晶硅。此外，半导体层111包括掺杂有p型或者n型杂质的源极区和漏极区。除了源极区和漏极区，半导体层111还包括沟道区。
在半导体层111上形成第一绝缘层115作为栅极绝缘层。第一绝缘层115包括氧化硅(SiOx)层或者氮化硅层(SiNx)或者由它们构成的多层。
在第一绝缘层115上，在对应于通过掺杂杂质而限定的沟道区的区域设置栅极电极120c。在与栅极电极120c相同级的层上，形成扫描线120a和电容器的下电极120b。
栅极电极120c包括从钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)或者它们的合金中选出的至少一个。或者，栅极电极120c包括多层，包括从钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)或者它们的合金中选出的至少一个。例如，栅极电极120c包括诸如钼/铝-钕或者钼/铝这样的两层。
扫描线120a包括从钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)或者它们的合金中选出的至少一个。或者，扫描线120a包括多层，该多层包括从钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)或者它们的合金中选出的至少一个。例如，扫描线120a包括诸如钼/铝-钕或者钼/铝这样的双层。
作为层绝缘体的第二绝缘层125形成于包括扫描线120a、电容器的下电极120b、和栅极电极120c的基板110上。第二绝缘层125包括氧化硅(SiOX???)层或者氮化硅层(SiNx)或者它们的多层。
第二绝缘层125和第一绝缘层115包括用于暴露半导体层111的一些部分的接触孔130b和130c。
在像素区域中形成漏极电极140c和源极电极140d，它们通过穿透第二绝缘层125和第一绝缘层115的接触孔130b和130c电连接到半导体层111。
漏极电极140c和源极电极140d包括一个导电层或者多个导电层。当漏极电极140c和源极电极140d包括单个导电层时，它们包括从钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)或者它们的合金中选出的至少一个。当漏极电极140c和源极电极140d包括多个导电层时，它们包括双层或者三层，双层包括钼/铝-钕或者钼/铝，三层包括钼/铝/钼或者钼/铝-钕/钼。
数据线140a、电容器的上电极140b和电源线140e形成于与漏极电极140c和源极电极140d级相同的层。
设置在像素区域的数据线140a和电源线140e包括单个导电层或者多个导电层。当数据线140a和电源线140e包括单个导电层时，它们包括从钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)或者它们的合金中选出的至少一个。当数据线140a和电源线140e包括多个导电层时，它们包括双层或者三层，双层包括钼/铝-钕或者钼/铝，三层包括钼/铝/钼/或者钼/铝-钕/钼。
第三绝缘层145形成于数据线140a、电容器的上电极140b、漏极140c、源极140d和电源线140e之上。第三绝缘层145可以包括用于减小其下各层的级差的平坦化膜。可以通过旋涂法形成第三绝缘层145，其中，将诸如聚酰亚胺、苯环丁烯基团树脂、或者丙烯酸脂这样的有机材料在液态下涂覆然后将其硬化。或者，第三绝缘层145可以通过以诸如氧化硅或者氮化硅这样的无机材料的SOG(玻璃上硅)法形成。
第三绝缘层145具有用于暴露漏极电极140c和源极电极140d中任一个的通孔165。在第三绝缘层145上，存在通过通孔165电连接到漏极电极140c和源极电极140d中任一个的第一电极160。
第一电极160可以是阳极电极。这里，当有机电致发光显示设备具有双面发射结构的背面发射结构时，第一电极160包括诸如ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)或者ZnO(氧化锌)这样的透明材料。当有机电致发光显示设备具有前面发射结构时，第一电极160还包括位于包括ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)或者ZnO(氧化锌)中至少一个的透明层下面的、包括铝(Al)、银(Ag)和镍(Ni)中至少一个的反射层。另一个例子，反射层可以夹在包括ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)或者ZnO(氧化锌)中至少一个的两个透明层之间。
在第一电极160上，形成第四绝缘层155以将每个第一电极160与相邻的第一电极160电隔离，并且包括用于暴露第一电极160的某些部分的开口175。在经过开口175的暴露的第一电极160上形成有机层170。
在有机层170上形成第二电极180。第二电极180可以是阴极电极。第二电极180包括具有低工作函数的金属材料，诸如镁(Mg)、钙(Ca)、铝(Al)、或者银(Ag)或者它们的合金。
从现在开始，将对有机层进行详细的解释。图5a和5b是用于解释根据本发明第一实施例的发关二极管的截面图。该发关二极管包括第一电极、有机层和第二电极，并且发光。
参照图5a，根据本发明第一实施例的有机电致发光显示设备包括第一电极160、设置在第一电极160上的有机层170、和设置在有机层上的第二电极180。
有机层170包括空穴注入层171、空穴运输层172、电子运输层173a、电子运输层174、和电子注入层175，它们是从第一电极160开始顺序设置的。
空穴注入层171从作为阳极电极的第一电极160接受空穴，并且将空穴注入到空穴运输层172。空穴注入层171包括从CuPc(铜酞菁染料)、PEDOT(聚(3，4)—乙撑二氧噻吩)、PANI(聚苯胺)、NPD(N，N-二萘基-N，N’-二苯联苯胺)和二萘嵌苯基团中选出的至少一个。空穴注入层171的厚度在1～70nm范围内选择。
空穴运输层172从空穴注入层171接收空穴，并且将空穴输送到电子运输发射层173a。空穴运输层172包括NPD(N，N-二萘基-N，N’-二苯联苯胺)、TPD(N，N’-二-(3-甲苯基)-N，N’-二(苯基)-二氨基联苯)、s-TAD、MTDATA(4，4’，4”-三(N-3-甲苯基-N-苯基-氨基)-三苯胺)和NPD三苯胺基团中选择的至少一种。空穴运输层172的厚度在50～200nm范围内选择。
电子注入层175从第二电极180接收电子，并且将电子注入到电子运输层174。电子注入层175包括Alq3(三(8-偏苯三酚)铝)、PBD、TAZ、螺旋-PBD、BAlq、SAlq、LiF和Liq中的至少一种。电子注入层175的厚度在0.1～3nm范围内选择。
电子运输层174从电子运输层175接收电子，并且将电子输送到电子运输发射层173a。电子运输层174包括蒽基团、Alq3和Balq中的至少一种。电子运输层174的厚度在10～50nm范围内选择。
电子运输发射层173a包括发射材料和电子运输层材料，该发射材料包括红色、绿色、和蓝色中选出的至少一种。
在电子运输发射层173a发出红色的情况下，电子运输发射层173a包括具有发射材料和电子运输材料的、包括CBP(咔唑联苯)或者mCP(1，3-二咔唑-9-yl))的宿主(host)材料。发射材料包括磷材料和荧光材料中选出的一种。磷材料包括掺杂剂，该掺杂剂包括PIQIr(乙酰丙酮)(二(1-苯基异喹啉)乙酰丙酮铱)、PQIr(乙酰丙酮)(二(1-苯基喹啉)乙酰丙酮铱)、PQIr(三(1-苯基喹啉)铱)和PtOEP(八乙基卟啉铂)中选出的至少一种。荧光材料包括PBD:Eu(DBM)3(Phen)、二萘嵌苯或者BAlq基团。电子运输材料包括蒽基团、Alq3和BAlq中选出的至少一种。
在电子运输发射层173a发出绿色的情况下，电子运输发射层173a包括具有发射材料和电子运输材料的、包括CBP或者mCP的宿主(host)材料。发射材料包括磷材料和荧光材料中选出的一种。磷材料包括掺杂剂，该掺杂剂包括Ir(聚吡咯)3(5-氟尿嘧啶、阿霉素和环磷酰胺三(2-苯基吡啶)铱)。荧光材料包括Alq3基团。电子运输材料包括蒽基团、Alq3和BAlq中的至少一种。
在电子运输发射层173a发出蓝色的情况下，电子运输发射层173a包括具有发射材料和电子运输材料的、包括CBP或者mCP的宿主(host)材料。发射材料包括磷材料和荧光材料中选出的一种。磷材料包括掺杂剂，该掺杂剂包括(4，6-F2聚吡咯)2Irpic。荧光材料包括螺旋-DPVBi、螺旋-6p、蒸馏苯(DSB)、蒸馏亚芳基(DSA)、PFO聚合物、PPV聚合物、二萘嵌苯基团、蒽基团、ADN和AND衍生物中的至少一种。电子运输材料包括蒽基团、Alq3和BAlq。
电子运输发射层173a的电子运输材料浓度相对于发射材料重量能够具有2～20wt％，优选地可以是5wt％。
当电子运输材料的浓度相对于发射材料超过2wt％时，电子能够顺畅地在电子运输发射层173a中输送，使得电子和空穴相遇形成激子的区域就在空穴运输层172附近形成。当电子运输材料的浓度相对于发射材料低于20wt％时，电子能够被有效地输送，并且电子运输发射层173a的发射效率能够保持恒定。这一点将参照图6a详细地解释。
根据本发明第一实施例的电子运输发射层173a的厚度在20～60范围内选择一个值。电子运输发射层173a的厚度在这个范围内，则发射效率具有以最小驱动电压的最大值。随着有机层170或者包括在有机层170中的电子运输发射层173a的厚度变得更厚，那么发射效率将变得更好，但是要求驱动电压更高。另一方面，随着厚度变薄，那么驱动电压变得更低，但是发射效率将变差。因此，当电子运输发射层173a的厚度选择在20～60nm范围内的一个值时，就能够优化发射效率和驱动电压。
参照图5b，根据本发明第二实施例的有机电致发光显示设备包括第一电极160、在第一电极160上的有机层170、和在有机层170上的第二电极180。有机层170包括从第一电极160开始顺序排列的空穴注入层171、空穴运输层172、发射层173b、电子运输发射层173a、电子运输层174、和电子注入层175。
在第二实施例中，与图5a所示的第一实施例相比，该有机电致发光显示设备还包括发射层173b。此外，电子运输发射层173a的厚度与第一实施例的不同。以下，与图5a中相同的元件将不再解释。
根据本发明第二实施例的有机电致发光显示设备的发射层173b包括与根据本发明第一实施例的有机电致发光显示设备的电子运输发射层173a相同的发射材料。此外，根据本发明第二实施例的有机电致发光显示设备的电子运输发射层173a包括与根据第一实施例的有机电致发光显示设备的电子运输发射层173a相同的材料。
电子运输发射层173a的电子运输材料浓度相对于电子运输发射层173a的发射材料的重量能够为2～20wt％，优选地为5wt％。发射层173b的厚度是在2～30nm范围内选择的一个值。根据本发明第二实施例的电子运输发射层173a的厚度是在5～40m范围内选择的一个值。
从现在开始，将对根据本发明这些优选实施例的有机电致发光显示设备的效率进行详细的解释。
图6a是用于解释根据现有技术的有机电致发光显示设备的有机层170的细节图。图6b和6c是用于解释根据本发明优选实施例的有机层170的细节图。
在图6a中，有机层170包括空穴运输层172、发射层178和电子运输层174。从第一电极160和空穴注入层171接受到的空穴通过空穴运输层172输送到发射层178。同时，从第二电极180和电子注入层175接受到电子通过电子运输层174输送到发射层178。电子和空穴相遇并形成激子，从而发光。
通常，由于材料的不同，因此在发射层178和电子运输层174之间存在一不连续的界面特性。因此，电子可能不会有效地或者顺畅地从电子运输层174输送到发射层178。
此外，由于空穴运输层172的空穴迁移率比电子运输层174的电子迁移率快大约10～100倍，因此空穴能够比电子更早地注入到发射层178中。此外，当使用其中空穴迁移率比电子迁移率快的有机材料用于发射层178时，空穴的移动速度比电子的移动速度快，使得激子可能在电子运输层174和发射层178之间的界面附近形成。当在发射层178和电子运输层174之间的界面存在大量的空穴时，由于电子运输层174和发射层178之间的HOMO(最高被占用分子轨道)差(Y)非常小，因此发射层178中的空穴能够容易地跳进电子运输层174。这使得电子运输层174不稳定。结果，有机电致发光显示设备的寿命会减少。也即，由于电子可以很容易地在电子运输层174和发射层178之间的界面处积累，或者空穴可以很容易地跳到电子运输层174，因此有机电致发光材料的寿命和特性将变差。
在过渡时期，随着空穴在发射层178和电子运输层174之间的界面附近与电子碰撞并形成激子，在发射层178和空穴运输层172之间的界面附近几乎不存在电子。此外，由于空穴运输层172和发射层178之间的LUMO(分子最低空余轨道)之差(X)非常大，因此电子跳到空穴运输层172的概率非常低。因此空穴运输层172不存在问题。
根据图6b和6c所示的本发明，上面的问题能够被解决。参照图6b，根据本发明的有机电致发光显示设备的有机层170包括空穴运输层172、电子运输发射层173a、和电子运输层174。
如图5a所述，电子运输发射层173a是通过混合电子运输材料和发出红色、绿色和蓝色之一的发射材料制成的。在发出红色的情况下，电子运输发射层173a优选地包括含有BAlq基团的发射材料以及含有蒽基团、Alq3基团和BAlq基团中选出的至少一个的电子运输材料。在发出绿色的情况下，电子运输发射层173a优选地包括含有Alq3基团的发射材料以及含有蒽基团、Alq3基团和BAlq基团选出的至少一个的电子运输材料。在发出蓝色的情况下，电子运输发射层173a优选地包括含有二萘嵌苯基团、蒽基团、AND和AND衍生物中选出的至少一个的发射材料以及含有蒽基团、Alq3基团和BAlq基团中选出的至少一个的电子运输材料。
电子运输发射层173a的电子运输材料浓度相对于电子运输发射层173a的发射材料的重量可以是2～20wt％，优选地为5wt％。当电子运输材料的浓度相对于发射材料超过2wt％时，电子能够被顺畅地输送到电子运输发射层173a，以使其中电子和空穴相遇形成激子的区域在空穴运输层172的附近形成。当电子运输材料的浓度相对于发射材料低于20wt％时，电子能够被有效地输送并且电子运输发射层173a的发射效率能够保持恒定。
现在对上述结构的原理进行详细的解释。通过将电子运输材料和发射层173b的发射材料混合，就形成了具有增强的电子运输性能的电子运输发射层173a。因此，电子运输发射层173a内的电子迁移率比现有技术的发射层178中的电子迁移率增强了。电子能够被有效和顺畅地注入到电子运输发射层173a中，并且更快地移动到电子运输发射层173a中。结果，容易地在电子运输层174界面附近形成的激子区域能够从电子运输层174离开，移动到空穴运输层172或者电子运输发射层173a的中间部位。因此，与现有技术不同，空穴和电子不会在电子运输层174的界面附近相遇而发光，或者空穴不会跳进电子运输层174中。这样就可以降低电子运输层174不稳定的概率，并且防止有机电致发光元件的寿命减少。
在过渡时期，即使由于电子运输材料之故导致有更多激子在电子运输发射层173a的中间部位处形成，并且有大量的电子不与空穴碰撞且在空穴运输层172附近不形成激子，因为电子运输发射层173a和空穴运输层172间的LUMO(分子最低空余轨道)差(X)，这些电子仍然能够容易地跳到空穴运输层172(此谓之“困难的跳跃”)。因此，虽然电子因跳到空穴运输层172而对空穴运输层172产生不良的效果，但是对本发明没有不利的影响。
参照图6c，根据本发明第二实施例的有机电致发光显示设备的有机层170包括空穴运输层172、发射层173b、电子运输发射层173a、和电子运输层174。
与图6b所示的本发明第一实施例相比，根据第二实施例的有机电致发光显示设备还包括发射层173b。电子运输发射层173a的厚度与第一实施例的不同。以下，与图6b中相同的元件不再解释。
电子运输发射层173a的电子运输材料的浓度相对于电子运输发射层173a的发射材料的重量可以是2～20wt％，优选地可以是5wt％。发射层173b的厚度是从2～30nm范围内选出的一个值。根据第二实施例的电子运输发射层173a的厚度是从5～40nm范围内选出的一个值。
在根据本发明第二实施例的有机电致发光显示设备中，激子在发射层173b和电子运输发射层173a处形成，从而发光。
又，通过用包括发射层173b和电子运输发射层173a的组合层代替现有技术中的发射层173b，电子能够有效和顺畅地移动到电子运输发射层173a，并且能够更快地移动到电子运输发射层173a中。结果，容易在电子运输层174界面附近形成的激子区域能够从电子运输层174离开，移动到发射层173b或者电子运输发射层173a的中间部位。结果，与现有技术不同，空穴和电子不会在电子运输层174的界面附近相遇而发光，或者空穴不会跳进电子注入层175中。这样就可以降低电子运输层174不稳定的概率，并且防止有机电致发光元件的寿命减少。
在过渡时期，即使由于电子运输材料之故导致有更多激子在电子运输发射层173a的中间部分处形成，并且有大量的电子不与空穴碰撞且在空穴运输层172附近不形成激子，因为电子运输发射层173a和空穴运输层172间的LUMO(分子最低空余轨道)差(X)，这些电子仍然能够容易地跳到空穴运输层172(此谓之“困难的跳跃”)。因此，虽然电子因跳到空穴运输层172而对空穴运输层172产生不好的后果，但是对本发明没有不利的影响。
下表1示出根据本发明第二实施例的有机电致发光显示设备的实验结果以及根据现有技术的比较例的实验结果。第二实施例的电子运输发射层173a包括5wt％的电子运输材料。
[表1]
 
空穴运输层/发射层/电子运输层(比较例)                空穴运输层/发射层/电子运输发射层/电子运输层(第二实施例)                
厚度(nm) 60/25/30 60/5/30/30
驱动电压(V) 5 5.5
颜色坐标 (0.135，0.173) (0.135，0.185)
寿命(hr) 80 190
最重要的结果是根据第二实施例的有机电致发光显示设备的寿命是190hr，这比根据现有技术的比较例的有机电致发光显示设备的80hr的寿命要长。寿命指的是，当从有机层170中发出的光的正常亮度为1000尼特时，到亮度(发光度)低到970尼特经过的时间。这是所谓“97％寿命特性”。商业化产品的“97％寿命特性”应该至少是200hr。根据第二实施例的有机电致发光显示设备，“97％寿命”是190hr，这比现有技术的110hr要长。
尽管已经参照附图对本发明的实施例进行了详细的描述，但是本领域技术人员理解，本发明能够在不改变发明的技术精神或者必要特征的情况下以其它具体的方式来实施。因此，应该注意，无论怎么看，前面的实施例仅仅是解释性的，不能认为是对本发明的限制。本发明的范围是由所附权利要求而不是本发明说明书来限定的。在权利要求的意义和范围内所作出的所有的改变或者修改或者它们的等效物都应该认为落在本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种有机电致发光显示设备，包括：
包括薄膜晶体管的基板；
设置在该基板上并连接到该薄膜晶体管的第一电极；
在该第一电极上的电子运输发射层；和
在该电子运输发射层上的第二电极；
其中该电子运输发射层包括电子运输材料和发射材料。
2.如权利要求1所述的设备，其中，在该第一电极和该电子运输发射层之间设置空穴注入层和空穴运输层中的至少一个。
3.如权利要求1所述的设备，其中，在该电子运输发射层和该第二电极之间设置电子运输层和电子注入层中的至少一个。
4.如权利要求1所述的设备，其中，该电子运输发射层的厚度在20～60nm的范围内。
5.如权利要求1所述的设备，其中，该发射材料发出红色、绿色和蓝色中的一种颜色；且该电子运输材料相对于该发射材料具有2～20wt％的浓度比率。
6.如权利要求5所述的设备，其中，当该发射材料发出红色时，该发射材料包括BAlq基团；该电子运输材料包括蒽基团、Alq3基团、和BAlq基团中选出的至少一种。
7.如权利要求5所述的设备，其中，当该发射材料发出绿色时，该发射材料包括Alq基团；且该电子运输材料包括蒽基团、Alq3基团、和BAlq基团中选出的至少一种。
8.如权利要求5所述的设备，其中，当该发射材料发出蓝色时，该发射材料包括二萘嵌苯基团、蒽基团、ADN和AND衍生物中选出的至少一种；且该电子运输材料包括蒽基团、Alq3基团、和BAlq基团中选出的至少一种。
9.一种有机电致发光显示设备，包括：
包括薄膜晶体管的基板；
设置在该基板上且连接到该薄膜晶体管的第一电极；
在该第一电极上的发射层；
在该发射层上的电子运输发射层；和
在该电子运输发射层上的第二电极；
其中该电子运输发射层包括电子运输材料和发射材料。
10.如权利要求9所述的设备，其中，在该第一电极和该发射层之间设置空穴注入层和空穴运输层中的至少一个。
11.如权利要求9所述的设备，其中，在该电子运输发射层和该第二电极之间设置电子运输层和电子注入层中的至少一个。
12.如权利要求9所述的设备，其中，该发射层的厚度在2～30nm的范围内，且该电子运输发射层的厚度在5～40nm的范围内。
13.如权利要求9所述的设备，其中，该发射层和该发射材料发出红色、绿色和蓝色中的一种颜色；且该电子运输材料相对于该发射材料具有2～20wt％的浓度比率。
14.如权利要求13所述的设备，其中，当该发射层和该发射材料发出红色时，该发射材料包括BAlq基团；且该电子运输材料包括蒽基团、Alq3基团、和BAlq基团中选出的至少一种。
15.如权利要求13所述的设备，其中，当该发射层和该发射材料发出绿色时，该发射材料包括Alq基团；且该电子运输材料包括蒽基团、Alq3基团、和BAlq基团中选出的至少一种。
16.如权利要求13所述的设备，其中，当该发射层和该发射材料发出蓝色时，该发射材料包括二萘嵌苯基团、蒽基团、ADN和AND衍生物中选出的至少一种；且该电子运输材料包括蒽基团、Alq3基团、和BAlq基团中选出的至少一种。
17.如权利要求9所述的设备，其中，该发射层包括与该电子运输发射层的发射材料相同的材料。
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