CN102214794A - 有机发光二极管装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机发光二极管装置，包括第一电极、面向所述第一电极的第二电极，和布置在所述第一电极和所述第二电极之间的发光元件，所述发光元件包括至少一个发光单元。所述发光单元中的至少一个可包括第一空穴注入层、第二空穴注入层、空穴传输层和发光层，且所述第一空穴注入层的HOMO能级与所述第二空穴注入层的LUMO能级之差可小于约0.5eV。
Description
技术领域
本发明各实施方式涉及有机发光二极管装置。
背景技术
近来，有机发光二极管(OLED)装置作为显示装置和发光装置已引起人们关注。
有机发光二极管装置可包括两个电极和介于它们之间的发光层。从一个电极注入的电子在发光层中与从另一个电极注入的空穴结合以产生激子，激子释放能量并发光。
由于有机发光二极管装置自身发光而无需特定的光源，因而它具有低功耗和优异的响应速度、视角和对比度。
发明内容
一个实施方式的特征是提供一种设计用于提高发光效率并降低驱动电压同时具有稳定的色彩特性的有机发光二极管装置。
以上及其它特征和优点中的至少一个可通过提供一种有机发光二极管装置来实现，所述有机发光二极管装置包括第一电极、面向所述第一电极的第二电极，和布置在所述第一电极和所述第二电极之间的发光元件，所述发光元件包括至少一个发光单元。所述发光单元中的至少一个可包括第一空穴注入层、第二空穴注入层、空穴传输层和发光层，且所述第一空穴注入层的HOMO能级与所述第二空穴注入层的LUMO能级之差可小于约0.5eV。
所述第一空穴注入层的HOMO能级可高于所述第二空穴注入层的LUMO能级。
所述第一空穴注入层的HOMO能级可为约4.5至约6.5eV，且所述第二空穴注入层的LUMO能级可为约4.3至约6.3eV。
所述第二空穴注入层的HOMO能级可高于所述第一空穴注入层的HOMO能级和所述空穴传输层的HOMO能级。
所述第一空穴注入层和所述第二空穴注入层可具有不同的组成。
所述第一空穴注入层的HOMO可具有与所述第二空穴注入层的LUMO能级不同的能级。
所述第一空穴注入层可包括三苯胺衍生物，且所述第二空穴注入层可包括六氮杂苯并菲衍生物(hexaazatriphenylene derivative)。
所述第一空穴注入层可包括N，N′-二苯基-N，N′-双(3-甲基苯基)-1，1′-联苯基-4，4′-二胺，且所述第二空穴注入层可包括2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲。
所述第二空穴注入层可比所述第一空穴注入层薄。
所述第二空穴注入层可具有约10至约
的厚度。
所述发光元件可包括至少两个各自显示不同颜色的发光单元。
所述发光元件可包括第一发光单元和堆叠在所述第一发光单元上的第二发光单元。
所述发光元件可包括红色发光单元、绿色发光单元、蓝色发光单元、橙色发光单元、白色发光单元或它们的组合。
白光可由单个有机发光二极管通过将至少两个各自显示不同颜色的发光单元的光组合来显示。
附图说明
通过参照附图详细说明示例性实施方式，以上及其它特征和优点对本领域技术人员将变得更明显，其中：
图1示出了根据一个实施方式的有机发光二极管装置的截面图。
图2示出了下部的发光单元EL1的能级的示意图。
图3示出了根据实施例1和对比例1的有机发光二极管装置的发光效率随亮度变化的曲线图。
图4示出了根据实施例1和对比例1的有机发光二极管装置的白光发射的曲线图。
图5示出了根据实施例2和对比例2的有机发光二极管装置的发光效率的曲线图。
图6示出了根据实施例3-1至3-3和对比例3的有机发光二极管装置的发光效率的曲线图。
具体实施方式
2010年4月1日向韩国知识产权局提交的名为“有机发光二极管装置”的韩国专利申请10-2010-0030107通过引用整体合并与此。
以下将参照附图更全面地说明示例性实施方式；然而，它们可以不同形式体现并不应理解成受限于文中所述实施方式。相反，提供这些实施方式以使得本公开彻底而完整，并将完整地将本发明的范围传达给本领域技术人员。
在附图中，为了清楚，层、膜、板、区域等的厚度可被放大。全文中相似的附图标记表示相似元件。应理解的是当某一元件如某层、膜、区域或基板被称作是“在另一元件上”时，它可直接在该另一元件上，或者也可存在插入元件。相反，当某一元件被称作是“直接在另一元件上”时，则没有插入元件存在。
参照图1，现将详细说明根据一个实施方式的有机发光二极管装置。
图1示出了根据一个实施方式的有机发光二极管装置的截面图。
参照图1，有机发光二极管装置可包括下电极100、布置在下电极100上的发光元件300，和布置在发光元件300上的上电极200。
下电极100可为阳极。下电极100可由透明导体或不透明导体形成。透明导体可包括如ITO、IZO或它们的组合。不透明导体可包括如铝(Al)、银(Ag)或它们的组合。在下电极100为透明电极的情况下，有机发光二极管(OLED)可为通过其底部发光的底发光型。
发光元件300可包括依次堆叠的下发光单元EL1和上发光单元EL2。然而，各实施方式不限于此，且发光元件300可包括一个或多个发光单元。
下发光单元EL1和上发光单元EL2可各自显示不同颜色。各下发光单元EL1和上发光单元EL2可包括红色发光单元、绿色发光单元、蓝色发光单元、橙色发光单元、白色发光单元或它们的组合。白光可由所述有机发光二极管(OLED)装置来显示，如通过将从下发光单元EL1和上发光单元EL2发出的彩色光组合。因此，单个有机发光二极管(OLED)可显示白光。
在图1所示的示例性实施方式中，下发光单元EL1包括空穴注入层(HIL)120、布置空穴注入层(HIL)120上的空穴传输层(HTL)130、显示颜色的发光层140和布置在发光层140上的电子传输层(ETL)150。空穴注入层(HIL)120包括下空穴注入层(HIL)120a和上空穴注入层(HIL)120b。
下空穴注入层(HIL)120a和上空穴注入层(HIL)120b可由分别具有不同能级的材料形成。下空穴注入层(HIL)120a的HOMO能级与上空穴注入层(HIL)120b的LUMO能级之差可小于约0.5eV。下空穴注入层(HIL)的HOMO能级可为约4.5至约6.5eV，且上空穴注入层(HIL)的LUMO能级可为约4.3至约6.3eV。
下空穴注入层(HIL)120a可由三苯胺衍生物形成。上空穴注入层(HIL)120b可由六氮杂苯并菲衍生物形成，或可包括六氮杂苯并菲衍生物。
三苯胺衍生物可包括如N，N′-二苯基-N，N′-双(3-甲基苯基)-1，1′-联苯基-4，4′-二胺。六氮杂苯并菲衍生物可包括如2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲。
上空穴注入层(HIL)120b可比下空穴注入层(HIL)120a薄。例如，上空穴注入层(HIL)120b可具有约10至约
的厚度。在实施中，下空穴注入层(HIL)120a可具有约100至约
的厚度，且上空穴注入层(HIL)120b可具有约50至约
的厚度。
空穴传输层(HTL)130可布置在空穴注入层(HIL)120上。空穴传输层(HTL)130可由如N-(联苯-4-基)-9，9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺等形成。
发光层140可包括显示特定颜色的发光材料。例如，发光层140可显示如蓝色、绿色或红色等基色，或这些颜色的组合。
电子传输层(ETL)150可布置在发光层140上。电子传输层(ETL)150可将电子传输至发光层140。
上发光单元EL2可包括上发光单元空穴注入层(HIL)220、布置在上发光单元空穴注入层(HIL)220上的上发光单元空穴传输层(HTL)230、显示颜色的上发光单元发光层240，和布置在上发光单元发光层240上的上发光单元电子传输层(ETL)250。
与上述空穴注入层(HIL)120不同，上发光单元空穴注入层(HIL)220可形成为单层。上发光单元空穴注入层(HIL)220可由如2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲、N4，N4′-二苯基-N4-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)联苯-4，4′-二胺形成。
上发光单元空穴传输层(HTL)230可形成在上发光单元空穴注入层(HIL)220上。上发光单元空穴传输层(HTL)230可由N-(联苯-4-基)-9，9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺形成。
上发光单元发光层240可包括显示特定颜色，如蓝色、绿色或红色等基色或这些颜色的组合的发光材料。在实施中，上发光单元发光层240可发出与下发光单元发光层140发出的光颜色不同的光。
上发光单元电子传输层(ETL)250可布置在上发光单元发光层240上。上发光单元电子传输层(ETL)250可将来自上电极200的电子转移至上发光单元发光层240。
上电极200可为阴极。在上电极200为透明电极的情况下，该有机发光二极管可为从发光元件300向其顶部发光的顶发光型。在此情况下，上电极220可由导电氧化物如ITO或IZO形成，或者它可由具有低厚度的铝(Al)或银(Ag)形成。
现将参照图2以及图1说明下发光单元EL1。
图2示出了显示根据实施方式的下发光单元EL1的能级的示意图。
参照图2，下空穴注入层(HIL)120a、上空穴注入层(HIL)120b、空穴传输层(HTL)130、发光层140和电子传输层(ETL)150分别包括最高占用分子轨道(HOMO)能级和最低空分子轨道(LUMO)能级，且各个层的HOMO能级和LUMO能级之间存在能量带隙。
当真空能级被称作能级0时，HOMO能级为离子化能(IE)，且LUMO能级称为电子亲和势(EA)。
本文中，下空穴注入层(HIL)120a的离子化能(IE1a)，即下空穴注入层(HIL)120a的HOMO能级可大于上空穴注入层(HIL)120b的电子亲和势(EA1b)，即上空穴注入层(HIL)120b的LUMO能级。在一个实施方式中，差值(d)可小于约0.5eV。例如，下空穴注入层(HIL)120a的离子化能(IE1a)，即下空穴注入层(HIL)120a的HOMO能级可为约4.5至约6.5eV，且上空穴注入层(HIL)120b的电子亲和势(EA1b)，即上空穴注入层(HIL)120b的LUMO能级可为约4.3至约6.3eV。
在一个实施方式中，上空穴注入层(HIL)120b的HOMO能级可高于下空穴注入层(HIL)120a的HOMO能级和空穴传输层(HTL)130的HOMO能级。
通过用各自具有不同能级的两个层形成双层的空穴注入层(HIL)，可改进效率并可降低功耗。
提供以下实施例和对比例以阐述一个或多个实施方式的具体细节。然而，应理解的是这些实施方式不限于已说明的具体细节。此外，阐述对比例是为了突出某些实施方式的某些特性，在各方面，对比例不是要将本发明的范围限制为实施例中所例示的，也不是必定在本发明范围之外。
有机发光二极管装置的制造
实施例1
在将ITO沉积在玻璃基板上表面上并图案化后，在图案化结构上以约100至约的厚度沉积N，N′-二苯基-N，N′-双(3-甲基苯基)-1，1′-联苯基-4，4′-二胺(TPD)作为下空穴注入层(HIL)，以约50至约的厚度沉积2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲作为上空穴注入层(HIL)，并以约100至约
的厚度沉积N4，N4′-二苯基-N4-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)联苯-4，4′-二胺作为空穴传输层(HTL)。随后，在所得结构上沉积蓝色发光层作为下发光层，并沉积电子传输层(ETL)。随后，依次沉积2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲、N-(联苯-4-基)-9，9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺、磷光红色发光层、磷光绿色发光层和电子传输层(ETL)为上发光单元空穴注入层(HIL)、上发光单元空穴传输层(HTL)、上发光单元发光层和上发光单元电子传输层(ETL)，然后沉积铝(Al)为上电极。
实施例2
在这个实施例中，下发光单元为蓝色发光单元，且上发光单元为橙色发光单元。
在将ITO沉积在玻璃基板上表面上并图案化后，以约的厚度沉积N4，N4′-二苯基-N4-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)联苯-4，4′-二胺作为下空穴注入层(HIL)，以约
的厚度沉积2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲作为上空穴注入层(HIL)，并以约100至约
的厚度沉积N-(联苯-4-基)-9，9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺作为空穴传输层(HTL)。接着，在所得结构上沉积蓝色发光层作为下发光层，并在其上沉积电子传输层(ETL)。随后，依次沉积N4，N4′-二苯基-N4-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)联苯-4，4′-二胺、N-(联苯-4-基)-9，9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺、橙色发光层和电子传输层(ETL)作为上发光单元空穴注入层(HIL)、上发光单元空穴传输层(HTL)、上发光单元发光层和上发光单元电子传输层(ETL)，并沉积铝(Al)作为上电极。
实施例3-1
在本实施例中，下发光单元为蓝色发光单元，且上发光单元为包括依次堆叠在其中的红色发光层和绿色发光层的发光单元。
在将ITO沉积在玻璃基板上表面上并图案化后，以约的厚度沉积N4，N4′-二苯基-N4-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)联苯-4，4′-二胺作为下空穴注入层(HIL)，以约
的厚度沉积2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲作为上空穴注入层(HIL)，并以约100至约
的厚度沉积N-(联苯-4-基)-9，9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺作为空穴传输层(HTL)。接着，在所得结构上沉积蓝色发光层作为下发光层，并沉积电子传输层(ETL)。随后，依次沉积N4，N4′-二苯基-N4-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)联苯-4，4′-二胺、N-(联苯-4-基)-9，9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺、磷光红色发光层、磷光绿色发光层和电子传输层(ETL)作为上发光单元空穴注入层(HIL)、上发光单元空穴传输层(HTL)、上发光单元发光层和上发光单元电子传输层(ETL)，并沉积铝(Al)作为上电极。
实施例3-2
根据与实施例3-1相同的方法制造有机发光二极管装置，不同之处在于分别以约
和约
的厚度沉积下空穴注入层(HIL)和上空穴注入层(HIL)。
实施例3-3
根据与实施例3-1相同的方法制造有机发光二极管装置，不同之处在于分别以约
和约
的厚度沉积下空穴注入层(HIL)和上空穴注入层(HIL)。
对比例1
根据与实施例1相同的方法制造有机发光二极管装置，不同之处在于单层空穴注入层(HIL)由2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲(单层)以约
的厚度形成。
对比例2
根据与实施例2相同的方法制造有机发光二极管装置，不同之处在于单层空穴注入层(HIL)由2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲(单层)以约的厚度形成。
对比例3
根据与实施例3-1相同的方法制造有机发光二极管装置，不同之处在于单层空穴注入层(HIL)由2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲(单层)以约
的厚度形成。
评价-1
现将参照图3和图4描述根据实施例1和对比例1制造的有机发光二极管装置的发光效率和色彩特性。
图3示出了根据实施例1和对比例1的有机发光二极管装置的发光效率随亮度变化的曲线图，且图4示出了根据实施例1和对比例1的有机发光二极管装置的白光发射的曲线图。
参照图3，以亮度为基准，根据实施例1的有机发光二极管装置(A)具有比根据对比例1的有机发光二极管装置(B)高的发光效率。参照图4，以波长为基准，根据实施例1的有机发光二极管装置(A)和根据对比例1的有机发光二极管装置(B)具有相近的光强度，从而它们具有相近水平的发白光特性。
由以上结果可看出，与根据对比例1的有机发光二极管装置(B)相比，根据实施例1的有机发光二极管装置(A)显示出相近水平的发光特性，但以亮度为基准，其具有较高的发光效率。
评价-2
现将参照表1和图5描述根据实施例2和对比例2的有机发光二极管装置的发光效率和色彩特性。
图5示出了根据实施例2和对比例2的有机发光二极管装置的发光效率的曲线图。
表1
*EQE(％)：外量子效率
由表1和图5可看出根据实施例2的有机发光二极管装置(C)具有比根据对比例2的有机发光二极管装置(D)高的效率，并具有与根据对比例2的有机发光二极管装置(D)相近的色坐标水平。
评价-3
现将参照表2和图6描述根据实施例3-1至3-3和对比例3制造的有机发光二极管装置的发光效率和色彩特性。
图6示出了根据实施例3-1至3-3和对比例3的有机发光二极管装置的发光效率的图。
表2
*EQE(％)：外量子效率
由表2和图6可看出根据实施例3-1至3-3的有机发光二极管装置具有比根据对比例3的有机发光二极管装置高的效率，并具有与根据对比例3的有机发光二极管装置相近的色坐标。
文中已公开了示例性实施方式，尽管使用了具体的术语，但它们仅以普通的和描述性含义来使用及解释并不用于限制的目的。因此，本领域技术人员将理解可进行各种形式和细节上的改变，而不脱离以下权利要求中给出的本发明的范围。
Claims (14)
1.一种有机发光二极管装置，包括：
第一电极；
面向所述第一电极的第二电极；和
布置在所述第一电极和所述第二电极之间的发光元件，所述发光元件包括至少一个发光单元，其中：
所述发光单元中的至少一个包括第一空穴注入层、第二空穴注入层、空穴传输层和发光层，且
所述第一空穴注入层的HOMO能级与所述第二空穴注入层的LUMO能级之差小于0.5eV。
2.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述第一空穴注入层的HOMO能级大于所述第二空穴注入层的LUMO能级。
3.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述第一空穴注入层的HOMO能级为4.5至6.5eV，且
所述第二空穴注入层的LUMO能级为4.3至6.3eV。
4.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述第二空穴注入层的HOMO能级高于所述第一空穴注入层的HOMO能级和所述空穴传输层的HOMO能级。
5.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述第一空穴注入层和所述第二空穴注入层具有不同组成。
6.如权利要求5所述的有机发光二极管装置，其中所述第一空穴注入层的HOMO具有与所述第二空穴注入层的LUMO能级不同的能级。
7.如权利要求1或6所述的有机发光二极管装置，其中：
所述第一空穴注入层包括三苯胺衍生物，且
所述第二空穴注入层包括六氮杂苯并菲衍生物。
8.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中
所述第一空穴注入层包括N，N′-二苯基-N，N′-双(3-甲基苯基)-1，1′-联苯基-4，4′-二胺，且
所述第二空穴注入层包括2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲。
9.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述第二空穴注入层比所述第一空穴注入层薄。
10.如权利要求9所述的有机发光二极管装置，其中所述第二空穴注入层具有10至的厚度。
11.如权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述发光元件包括至少两个各自显示不同颜色的发光单元。
12.如权利要求11所述的有机发光二极管装置，其中所述发光元件包括第一发光单元和堆叠在所述第一发光单元上的第二发光单元。
13.如权利要求11所述的有机发光二极管装置，其中所述发光元件包括红色发光单元、绿色发光单元、蓝色发光单元、橙色发光单元、白色发光单元或它们的组合。
14.如权利要求11所述的有机发光二极管装置，其中白光由单个有机发光二极管通过将至少两个各自显示不同颜色的发光单元的光组合来显示。
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