CN103050641B - 有机发光器件和使用该器件的显示板 - Google Patents
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Abstract
本文中公开了一种有机发光器件和使用该器件的显示板。所述有机发光器件包括依次层积的阳极、空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层和阴极，其中，所述空穴注入层包含无机材料与有机材料的混合物，所述无机材料包含碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属的卤素化合物、碱土金属的卤素化合物中的至少一种，所述有机材料包含式1表示的化合物中的至少一种：其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自具有取代基或不具有取代基的C6～C30芳香族基团和含有N、S或O的C5～C29杂环基团，其中，所述取代基选自C1～C6脂肪族基团和C6～C12芳香族基团。
Description
本申请要求2011年10月14日提交的韩国专利申请No.10-2011-0105093和2012年10月10日提交的韩国专利申请No.10-2012-0112178的优先权，此处以引用的方式并入其内容，就像在此进行了完整阐述一样。
技术领域
本发明涉及有机发光器件和使用该器件的显示板。更具体而言，本发明涉及驱动电压减小的有机发光器件和使用该器件的显示板。
背景技术
由于近年来趋向于大面积显示器，出现了对占用空间少的平板显示器件的不断增长的需求。特别是，已经迅速发展了作为平板显示器件的有机电致发光(EL)器件(也称为“有机发光二极管(OLED)”)的技术。迄今为止已经报道了有机电致发光(EL)器件的各种原型。
当电荷载流子被注入到有机电致发光器件的电子注入电极(阴极)和空穴注入电极(阳极)之间形成的有机膜中时，电子与空穴结合以形成电子-空穴对，随后衰减而发光。有机电致发光器件的优点在于其可以在柔性透明基板(如塑料基板)上制作，并且可以在低于运行等离子体显示板(PDP)和无机电致发光器件所需电压的电压(如，10V以下)下运行。有机电致发光器件的其他优点为相对较低的能耗和优异的色彩显示。此外，由于有机电致发光(EL)器件能够发射三种颜色的光(即，绿色、蓝色和红色)，因而作为能够产生各种色彩的图像的下一代的显示器件其近来已经成为强烈关注的焦点。以下将简要描述用于制造有机EL器件的一般方法。
(1)首先，使透明基板上被覆阳极材料。氧化铟锡(ITO)通常用作该阳极材料。
(2)在所述阳极上形成厚度为10nm～30nm的空穴注入层(HIL)。主要使用铜(II)酞菁(CuPc)作为所述空穴注入层的材料。
(3)在得到的结构中引入空穴输送层(HTL)。通过在所述空穴注入层上沉积4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]-联苯(NPB)至厚度为约30nm～约60nm来形成空穴输送层。
(4)在所述空穴输送层上形成有机发光层。必要时，可以向用于有机发光层的材料添加掺杂剂。对于绿光发射，在空穴输送层上沉积作为用于有机发光层的材料的三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)至厚度为约30nm～约60nm，并且主要使用N-甲基喹吖啶酮(MQD)作为掺杂剂。
(5)在所述有机发光层上顺次形成电子输送层(ETL)和电子注入层(EIL)。作为选择，在有机发光层上形成电子注入/输送层。在发射绿光的情况中，因为Alq3具有优异的电子输送能力，则不必形成电子注入/输送层。
(6)将阴极材料涂覆在电子注入层上，最后在其上覆盖钝化膜。
有机电致发光器件(即，蓝色、绿色和红色发光器件)的类型将依据用于发光层的材料的种类而定。
同时，图1中所示的DNTPD、IDE406和CuPc用作用于空穴注入层的材料。由于空穴注入层和空穴输送层之间的最高占据分子轨道(HOMO)能量水平的差异导致空穴难以被注入，因而用于空穴注入层的材料造成了驱动电压的升高，这是不利的。
发明内容
因此，本发明涉及驱动电压减小的有机发光器件和使用该器件的显示板，其基本上消除了由于现有技术的局限和缺点所造成的一个或多个问题。
本发明的一个方面提供了驱动电压减小的有机发光器件和使用该器件的显示板。
根据本发明的一个方面，提供了一种有机发光器件，所述有机发光器件包括依次层积的阳极、空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层和阴极其中，所述空穴注入层包含无机材料与有机材料的混合物，所述无机材料包含碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属的卤素化合物和碱土金属的卤素化合物中的至少一种，所述有机材料包含式1表示的化合物中的至少一种：
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自具有取代基或不具有取代基的C6～C30芳香族基团和含有N、S或O的C5～C29杂环基团，其中，所述取代基选自C1～C6脂肪族基团和C6～C12芳香族基团。
所述无机材料与所述有机材料的混合比可以为10:1～1:10。
所述碱金属氧化物或碱土金属氧化物可以是选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种。
在所述碱金属的卤素化合物或碱土金属的卤素化合物中，中心金属是选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种，卤素是选自F、Cl、Br和I中的至少一种。
所述具有取代基的C6～C30芳香族基团的取代基是选自甲基、乙基、丙基、丁基和己基的至少一种C1～C6脂肪族基团，所述具有取代基的C6～C12芳香族基团是选自苯基、联苯基、萘基和三联苯基的至少一种。
不具有取代基的C6～C30芳香族基团可以是选自苯基、联苯基、萘基、三联苯基、蒽、菲、芘和荧蒽中的至少一种。
根据本发明的另一个方面，提供了一种显示板，所述显示板包括：在基板上形成的驱动薄膜晶体管；与所述驱动薄膜晶体管连接的第一电极；设置有堤坝孔(bankhole)以使所述第一电极露出的堤坝绝缘膜(bankinsulatingfilm)；在所述堤坝孔中形成的有机共同层(organiccommonlayer)，所述有机共同层包括依次层积的空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层和电子注入层；和面向所述第一电极的第二电极，由此使得所述有机共同层介于所述第二电极和所述第一电极之间，其中，所述空穴注入层包含无机材料与有机材料的混合物，所述无机材料包含碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属的卤素化合物、碱土金属的卤素化合物中的至少一种，所述有机材料包含式1表示的化合物中的至少一种：
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自具有取代基或不具有取代基的C6～C30芳香族基团和含有N、S或O的C5～C29杂环基团，其中，所述取代基选自C1～C6脂肪族基团和C6～C12芳香族基团。
应当理解，上文对本发明的概述与下文对本发明的详述都是示例性和解释性的，旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
将附图包括在本发明中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请的一部分，本发明的描述性实施方式连同说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1显示了用于传统的空穴注入层的化合物DNTPD、IDE406和CuPc的结构；
图2是描述根据本发明的实施方式的有机发光器件的透视图；
图3是描述图2中所示的本发明的有机发光器件和空穴注入层的驱动原理的透视图；
图4和5是显示本发明的有机发光器件的驱动电压和比较例中的有机发光器件的驱动电压的图示；
图6是描述本发明的R、G和B子像素区的等效电路的图；和
图7是描述图6中所示的R、G和B子像素区的垂直截面图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的优选实施方式。由以下的具体描述会清楚地理解本发明的构成以及由此获得的作用和效果。在详细描述本发明之前，应当理解，相同的元件尽管在其他附图中被示出，它们也被赋予相同的附图标记，并且当考虑到会模糊本发明的主题时可以省略对公知构成的具体描述。
在下文中，将参考图2～6详细描述本发明的优选实施方式。
图2是描述根据本发明的实施方式的有机发光器件的透视图，图3是描述图2中所示的本发明的有机发光器件和空穴注入层的驱动原理的透视图。
参考图2和图3，本发明的实施方式的有机发光器件具有如下结构：其包括依次层积的阳极210、包括空穴注入层(HIL,212)、空穴输送层(HTL,214)、发光层220、电子输送层(ETL,234)、电子注入层(EIL,232)的有机共同层和阴极230。
在该有机发光器件中，在阳极210和阴极230之间施加电压，自阳极210注入的空穴与由阴极230注入的电子在发光层220中重新结合以产生激子。然后，激子下降为基态以朝向器件的背面发光。
空穴注入层212接收到来自阳极210的空穴并将其输送至空穴输送层214，空穴输送层214则接收来空穴注入层212的空穴并将其输送至发光层220。如图3所示，为了促进在空穴注入层212和空穴输送层214之间的空穴的输送和注入，空穴注入层212的最高占据分子轨道(以下称为“HOMO”)能量水平与空穴输送层214的HOMO能量水平之间的差异应该不大，并且空穴注入层212与阳极210之间的界面性质应当优异。
因此，使用无机材料与有机材料的混合物来形成空穴注入层212，从而该层易于自阳极210至空穴输送层214进行注入和输送，以满足了上述条件。此时，所述无机材料与所述有机材料的混合比为10:1～1:10。例如，当所述无机材料与所述有机材料的混合比为10:1时，无机材料可以为1，而有机材料可以是0.1。此外，空穴注入层212形成至厚度为所述无机材料可以是选自碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属的卤素化合物、碱土金属的卤素化合物中的至少一种。在所述碱金属氧化物或碱土金属氧化物中，金属可以是选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种。
在所述碱金属的卤素化合物或碱土金属的卤素化合物中，中心金属是选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种，卤素是选自F、Cl、Br和I中的至少一种。
所述有机材料包含式1表示的化合物中的至少一种：
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自具有取代基或不具有取代基的C6～C30芳香族基团和含有N、S或O的C5～C29杂环基团，其中，所述取代基选自C1～C6脂肪族基团和C6～C12芳香族基团。所述具有取代基的C6～C30芳香族基团的取代基是选自甲基、乙基、丙基、丁基和己基的至少一种C1～C6脂肪族基团，所述具有取代基的C6～C12芳香族基团是选自苯基、联苯基、萘基和三联苯基的至少一种。不具有取代基的C6～C30芳香族基团是选自苯基、联苯基、萘基、三联苯基、蒽、菲、芘和荧蒽中的至少一种。
式1的化合物的具体实例如下。
图4和5是显示本发明的有机发光器件的驱动电压和比较例中的有机发光器件的驱动电压的图示。将连同图4和5和表1一起来描述本发明的有机发光器件的驱动电压。
如表1中所阐明的根据比较例的有机发光器件使用混合比为1:3的有机材料与无机材料的混合物作为用于空穴注入层的材料。所述有机材料包括NPD，所述无机材料包括MgF2。此外，本发明的实施例1的有机发光器件使用混合比为1:3的有机材料与无机材料的混合物作为用于空穴注入层的材料。该有机材料包括HM-03化合物，无机材料包括MgF2。另外，本发明的实施例2的有机发光器件使用混合比为1:5的有机材料与无机材料的混合物作为用于空穴注入层的材料。该有机材料包括HM-03化合物，无机材料包括MgF2。而且，本发明实施例3的有机发光器件采用混合比为1:3的有机材料与无机材料的混合物作为用于空穴注入层的材料。所述有机材料包括HM-18化合物，所述无机材料包括MgF2。本发明实施例4的有机发光器件采用混合比为1:5的有机材料与无机材料的混合物作为用于空穴注入层的材料。所述有机材料包括HM-18化合物，所述无机材料包括MgF2。
表1
由表1、图4和5可以看出，在电流密度为10mA/cm2时，本发明的有机发光器件显示出驱动电压的下降。这表明通过用无机材料与有机材料的混合物来形成空穴注入层，空穴注入层和阳极之间的界面性质得到改善，空穴注入层的HOMO能量水平与空穴输送层的HOMO能量水平间的差异减小，因此降低了驱动电压。
图6是描述本发明的R、G和B子像素区的等效电路的图，图7是描述图6中所示的R、G和B子像素区的垂直截面图。
参考图6，使用本发明的实施方式的有机发光器件的显示板包括由多个栅极线(GL)、多个数据线(DL)和多个电源线(PL)相交而限定的R、G和B子像素区。R、G和B子像素区以矩阵的形式排列从而显示图像。
R、G和B子像素区中的每一个包括单元驱动器(celldriver)200和与单元驱动器200相连接的有机发光器件。
单元驱动器200包括与栅极线(GL)和数据线(DL)连接的开关薄膜晶体管(TS)、与开关薄膜晶体管(TS)和电源线(PL)以及有机发光器件的第一电极122连接的驱动薄膜晶体管(TD)和与电源线(PL)及开关薄膜晶体管(TS)的漏极(110)连接的存储电容器(C)。
开关薄膜晶体管(TS)的栅极与栅极线(GL)连接，源极与数据线(DL)连接，漏极与驱动薄膜晶体管(TD)的栅极和存储电容器(C)连接。驱动薄膜晶体管(TD)的源极与电源线(PL)连接，漏极110与第一电极122连接。存储电容器(C)与电源线(PL)和驱动薄膜晶体管(TD)的栅极连接。
对栅极线(GL)施加扫描脉冲时，开关薄膜晶体管(TS)开启，将提供给数据线(DL)的数据信号供给至存储电容器(C)和驱动薄膜晶体管(TD)的栅极。响应于提供给栅极的数据信号，驱动薄膜晶体管(TD)控制由电源线(PL)供给至有机发光器件的电流(I)，由此控制有机发光器件的发光。此外，尽管开关薄膜晶体管(TS)关闭，但驱动薄膜晶体管(TD)由于存储电容器(C)中所充的电压而提供预定的电流(I)，直至提供下一帧的数据信号为止，由此维持有机发光器件的发光。
如图7所示，驱动薄膜晶体管(TD)包括在绝缘基板101上形成的栅极132、覆盖栅极132的栅绝缘膜126、在栅绝缘膜126上形成的半导体层136、覆盖半导体层136的层间绝缘膜102和分别通过穿过层间绝缘膜102的第一和第二接触孔130和119与半导体层136的源区136S和漏区136D连接的源极134和漏极138。半导体层136由LTPS薄膜形成，包括与栅极132重叠的沟道区(channelregion)136C，以及源区136S和漏区136D，所述源区136S和漏区136D不与栅极132重叠以使沟道区136C介于其间并且所述源区136S和漏区136D具有注入的杂质。尽管已经描述了半导体层是由LTPS薄膜形成的实施方式，不过本发明并不限于此。
有机发光器件(OLED)包括在保护膜108上形成以覆盖驱动薄膜晶体管(TD)的由透明的导电材料制成的阳极112、设置有堤坝孔以使阳极112露出的堤坝绝缘膜142、在经堤坝孔而露出的阳极112上形成的有机共同层114、116、118、120和122和在有机共同层114、116、118、120和122上形成的阴极128。
有机共同层包括空穴注入层(HIL,114)、空穴输送层(HTL,116)、发光层(122)、电子输送层(ETL,118)和电子注入层(EIL,120)。
空穴注入层120包含无机材料与有机材料的混合物，因而满足上述条件，并由此易于自阳极112至空穴输送层116注入空穴。无机材料与有机材料的混合比为10:1～1:10，空穴注入层120具有的厚度为无机材料可以是选自碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属的卤素化合物、碱土金属的卤素化合物中的至少一种。在所述碱金属氧化物或碱土金属氧化物中，金属可以是选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种。在所述碱金属的卤素化合物或碱土金属的卤素化合物中，中心金属是选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种，卤素是选自F、Cl、Br和I中的至少一种。
此外，所述有机材料包括由上式1表示的化合物中的至少一种，并且式1中的R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自具有取代基或不具有取代基的C6～C30芳香族基团和含有N、S或O的C5～C29杂环基团，其中，所述取代基选自C1～C6脂肪族基团和C6～C12芳香族基团。
所述具有取代基的C6～C30芳香族基团的取代基是选自甲基、乙基、丙基、丁基和己基的至少一种C1～C6脂肪族基团，所述具有取代基的C6～C12芳香族基团是选自苯基、联苯基、萘基和三联苯基的至少一种。
不具有取代基的C6～C30芳香族基团是选自苯基、联苯基、萘基、三联苯基、蒽、菲、芘和荧蒽中的至少一种。
此外，以上描述了式1化合物的具体实例，因此省略了对其的描述。
由前述描述可知，本发明通过用无机材料与有机材料的混合物来形成空穴注入层而提供了降低驱动电压的有机发光器件，所述无机材料包含碱金属和碱土金属的氧化物或碱金属或碱土金属的卤素化合物，所述有机材料包含式1表示的化合物中的至少一种。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不偏离本发明的精神或范围的条件下，可以在本发明中做出各种修改和变型。因而，本发明旨在涵盖本发明的修改和变型，只要其落入所附权利要求及其等同物的范围内。
Claims (8)
1.一种有机发光器件，所述有机发光器件包括依次层积的阳极、空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层和阴极，
其中，所述空穴注入层包含无机材料与有机材料的混合物，所述无机材料包含碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属的卤素化合物和碱土金属卤素化合物中的至少一种，所述有机材料包含式1表示的化合物中的至少一种：
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自具有取代基或不具有取代基的C6～C30芳香族基团和含有N、S或O的C5～C29杂环基团，其中，所述取代基选自C1～C6脂肪族基团和C6～C12芳香族基团，
其中，所述具有取代基的C6～C30芳香族基团的取代基是选自甲基、乙基、丙基、丁基和己基的至少一种C1～C6脂肪族基团，所述具有取代基的C6～C12芳香族基团是选自苯基、联苯基、萘基和三联苯基的至少一种，
其中，所述不具有取代基的C6～C30芳香族基团是选自苯基、联苯基、萘基、三联苯基、蒽、菲、芘和荧蒽中的至少一种。
2.如权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述无机材料与所述有机材料的混合比为10:1～1:10。
3.如权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述碱金属氧化物或所述碱土金属氧化物是选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种。
4.如权利要求1所述的有机发光器件，其中，在所述碱金属的卤素化合物或所述碱土金属的卤素化合物中，中心金属是选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种，所述卤素是选自F、Cl、Br和I中的至少一种。
5.一种显示板，所述显示板包括：
在基板上形成的驱动薄膜晶体管；
与所述驱动薄膜晶体管连接的阳极；
设置有堤坝孔以使所述阳极露出的堤坝绝缘膜；
在所述堤坝孔中形成的有机共同层，所述有机共同层包括依次层积的空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层和电子注入层；和
面向所述阳极的阴极，由此使得所述有机共同层介于所述阴极和所述阳极之间，
其中，所述空穴注入层包含无机材料与有机材料的混合物，所述无机材料包含碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属的卤素化合物、碱土金属的卤素化合物中的至少一种，所述有机材料包含式1表示的化合物中的至少一种：
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自具有取代基或不具有取代基的C6～C30芳香族基团和含有N、S或O的C5～C29杂环基团，
其中，所述具有取代基的C6～C30芳香族基团的取代基是选自甲基、乙基、丙基、丁基和己基的至少一种C1～C6脂肪族基团，所述具有取代基的C6～C12芳香族基团是选自苯基、联苯基、萘基和三联苯基的至少一种，
其中，所述不具有取代基的C6～C30芳香族基团是选自苯基、联苯基、萘基、三联苯基、蒽、菲、芘和荧蒽中的至少一种。
6.如权利要求5所述的显示板，其中，所述无机材料与所述有机材料的混合比为10:1～1:10。
7.如权利要求5所述的显示板，其中，所述碱金属氧化物或所述碱土金属氧化物是选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种。
8.如权利要求5所述的显示板，其中，在所述碱金属的卤素化合物或所述碱土金属的卤素化合物中，中心金属是选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种，所述卤素是选自F、Cl、Br和I中的至少一种。
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