CN103413895A - 有机发光二极管元件 - Google Patents

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CN103413895A CN2013101494038A CN201310149403A CN103413895A CN 103413895 A CN103413895 A CN 103413895A CN 2013101494038 A CN2013101494038 A CN 2013101494038A CN 201310149403 A CN201310149403 A CN 201310149403A CN 103413895 A CN103413895 A CN 103413895A
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卓庭毅
李孟庭
何孟寰
江伯轩
陈介伟
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Abstract

本发明公开一种有机发光二极管元件，其具有基板、形成于基板上的阴极、阴极上的阳极、堆叠于阴极和阳极之间的多个电致发光单元、以及多个电荷产生层，每个电荷产生层位于两个相邻的电致发光单元之间。其中，每个电致发光单元包含电子传输层、形成于电子传输层上的发光层、以及形成于发光层上的空穴传输层，如此第一电致发光单元的电子传输层被形成于阴极上，以定义第一能障，而阳极被形成于最后的电致发光单元的空穴传输层上，以定义第二能障，其中第一能障高于第二能障，且第一电致发光单元具有生命周期，其较每一个其他非第一电致发光单元的生命周期为长。

Description

有机发光二极管元件
技术领域
本发明关于一种有机发光二极管(OLED)，特别是一种光色稳定的倒置型串联式有机发光二极管元件。
背景技术
有机发光二极管元件在显示器工业上已经得到许多人的注意，特别是在平面显示器工业上，因为有机发光二极管元件能在低驱动电压下操作，又能产生高荧光效率的红、绿、蓝光。这些特性来自于基本的有机发光二极管结构，其为多层薄膜结构，包含小分子有机材料薄膜、阳极以及阴极，小分子有机材料薄膜位于阳极和阴极之间。一般来说，有机发光二极管元件是以向前堆叠式(forward-stacked)结构的方式制作，即阳极设置于支撑有机发光二极管的基板上，而有机发光二极管的阴极则设置于该有机发光二极管的顶部。
低消耗功率显示器通常会使用主动式矩阵背板，其具有多个薄膜晶体管(以非晶硅或低温多晶硅制造)以提供驱动电流至有机发光二极管。在这种情况下，此有机发光二极管堆叠是位于该薄膜晶体管的源极，即有机发光二极管像素的阳极直接连接于驱动薄膜晶体管的源极。虽然这种制作过程简单许多，但此种电路会被该有机发光二极管材料的特性所影响。任何因为材料老化现象所导致有机发光二极管性质的改变将会同时影响栅极和源极之间的电压(Vg)以及通过驱动薄膜晶体管和有机发光二极管的电流(Ids)。
另一方面来说，在倒置型有机发光二极管结构中，有机层的沉积顺序则是相反的，即先沉积有机发光二极管的阴极以连接至驱动薄膜晶体管的漏极。在有机发光二极管堆叠可置于驱动薄膜晶体管的漏极上的情况下，有机发光二极管性质的改变仅会影响通过驱动薄膜晶体管和有机发光二极管的电流(Ids)，而不会影响栅极和源极之间的电压(Vg)。据此，倒置型有机发光二极管结构因为具有增加其搭配的主动式矩阵驱动电路的设计弹性以及提升有机发光二极管的效率等优点，而使得主动式矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)的技术具有更高的相容性。
在制造倒置型有机发光二极管中，关键因素在于，对于其中有机材料与元件电极之间、以及有机材料和另一有机材料之间的接面，该电荷传输的特性和该电荷注入的能力。特别是该倒置型有机发光二极管存在严重问题，即操作电压会随时间变得很大。为了解决此问题，目前已经提出许多关于倒置型有机发光二极管的不同设计，像是使用较低功函数的材料来作为有机发光二极管的阴极。然而，随着有机发光二极管的频繁使用和操作，其中有机层的材料发生的劣化将减低有机发光二极管元件的电致发光强度。这将导致倒置型有机发光二极管达到预期亮度困难。
更进一步来说，在彩色倒置型有机发光二极管元件中用于发出不同色彩的有机材料，在元件操作期间因为具有不同的劣化速度，使倒置型有机发光二极管元件中不同色彩的电致发光单元的生命周期不同，这导致有机发光二极管元件随着操作时间增长会发生色偏现象。
发明内容
本发明在一方面来说，是关于一种有机发光二极管元件。在本发明的一实施例中，有机发光二极管元件包含基板、阴极、第一电致发光单元、电荷产生层(charge generation layer，CGL)、第二电致发光单元以及阳极。阴极设置于基板上，第一电致发光单元设置于阴极上，电荷产生层设置于第一电致发光单元上，第二电致发光单元设置于电荷产生层上，以及阳极设置于第二电致发光单元上。其中，每个第一以及第二电致发光单元包含电子传输层(ETL)、发光层(EML)以及空穴传输层(HTL)，其中发光层设置于电子传输层上，空穴传输层(HTL)设置于发光层上，且第一电致发光单元的电子传输层设置于阴极上，以定义第一能障于第一电致发光单元的电子传输层和阴极之间，以及阳极设置于第二电致发光单元的空穴传输层上以定义第二能障于第二电致发光单元的空穴传输层和阳极之间，其中第一能障大于第二能障，且第一电致发光单元的生命周期长于第二电致发光单元的生命周期。
在本发明的一实施例，阴极以具有高功函数的导电材料所形成，如此第一能障即高于第二能障。导电材料包含铝、银、金、镍、铂、聚3,4-二氧乙基噻吩(PEDOT)、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锌、氧化铝锌(AZO(Al:ZnO))、氧化镓铟锡(GITO(Ga:In:Sn:O))、氧化锌铟锡(ZITO(Zn:In:Sn:O))以及这些的组合。
在本发明的一实施例，每个第一、第二电致发光单元的电子传输层包含[Tris(8-hydroxy quinoline)aluminum(Ⅲ)](Alq3)、bathocuproine(BCP)、4，7-二苯基-1，10-邻二氮杂菲(Bphen)、MADN(2-methyl-9，10-di[2-naphthyl]anthracene)，、1，3，5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯TPBI或TPyPhB。
在本发明的一实施例，第一、第二电致发光单元中至少一电致发光单元的电子传输层掺杂一种或多种的n型掺杂材料。
在本发明的一实施例，每个第一与第二电致发光单元的电子传输层的厚度为1～500nm。
在本发明的一实施例，每个第一与第二电致发光单元的空穴传输层包含NPB、HAT-CN、TCTA或CuPC。
在本发明的一实施例，第一与第二电致发光单元中至少一电致发光单元的空穴传输层掺杂一或多种的p型掺杂材料。
在本发明的一实施例，每个第一与第二电致发光单元的空穴传输层的厚度为1nm～500nm。
在本发明的一实施例，每个第一与第二电致发光单元的发光层包含一或多个发光层，且该一或多个发光层的材料包含荧光材料、磷光材料或这些的组合。
在本发明的一实施例，每个荧光材料以及磷光材料能发出红光、绿光、蓝光或这些色光的混合。
在本发明的一实施例，第一电致发光单元的发光层包含发蓝光的荧光材料，第二电致发光单元的发光层包含发红光的第一磷光材料以及一发绿光的第二磷光材料的混合物。每个第一与第二电致发光单元的发光层的厚度为1nm～500nm。
在本发明的一实施例，电荷产生层包含一或多层的有机材料、无机材料、金属材料、金属氧化物或这些的组合。
在本发明的一实施例，电荷产生层包含一n型掺杂的电子传输层，一p型掺杂的空穴传输层或这些的组合。
在本发明的一实施例，n型掺杂的电子传输层包含n型掺杂材料和电子传导材料，以及p型掺杂空穴传输层包含p型掺杂材料以及空穴传输材料。
本发明在另一方面来说，有机发光二极管元件包含基板、阴极、阳极、多个电致发光单元以及多个电荷产生层，阴极设置基板上，阳极与阴极间隔设置，多个电致发光单元设置于阴极和阳极之间，电荷产生层位于任两个相邻的电致发光单元之间，其中，电致发光单元包含电子传输层(ETL)、发光层(EML)以及空穴传输层(HTL)，发光层其设置于电子传输层之上，空穴传输层(HTL)设置于发光层之上，且第一电致发光单元的电子传输层设置于阴极上，以定义第一能障，而阳极设置于最后电致发光单元的空穴传输层上，以定义第二能障，其中第一能障高于第二能障，且第一电致发光单元的生命周期，相较于其他电致发光单元的生命周期为长。
在本发明的一实施例，每个电致发光单元的电子传输层包含Alq3、BCP、BPhen、MADN、TPBI或TPyPhB。
在本发明的一实施例，至少一个该电致发光单元的该电子传输层掺杂一或多种的n型掺杂材料。
在本发明的一实施例，每个电致发光单元的该空穴传输层包含NPB、HAT-CN、TCTA或CuPC。
在本发明的一实施例，至少一个该电致发光单元的该空穴传输层掺杂以一或多种的p型掺杂材料。
在本发明的一实施例，电致发光单元的发光层包含一或多个发光层，且一或多个发光层的材料包含荧光材料、磷光材料或这些的组合。
在本发明的一实施例，每个荧光材料、磷光材料能发射出红光、绿光、蓝光或这些色光的混合。
在本发明的一实施例，第一电致发光单元的发光层由荧光材料所形成，以发射出蓝光，同时第二电致发光单元的发光层由第一磷光材料和第二磷光材料所形成，以分别发射出红光和绿光。
在本发明的一实施例，每个电荷产生层包含一或多层的有机材料、无机材料、金属、金属氧化物或这些的组合。
在本发明的一实施例，每个电荷产生层包含n型掺杂电子传输层、p型掺杂空穴传输层或这些的组合。
为让本发明的上述特征和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举比较例与实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
本发明的上述和其他态样、特征及其他优点参照说明书内容并配合附加的附图得到更清楚的了解，其中：
图1为根据本发明的一实施例的有机发光二极管元件示意图。；
图2为根据本发明的一实施例的有机发光二极管元件示意图；
图3显示图2的该有机发光二极管元件的元件表现模拟；
图4显示该第一电致发光单元具有较该第二电致发光生命周期短的该对照组的有机发光二极管元件示意图；
图5显示图4的该有机发光二极管元件的元件表现模拟。
其中，附图标记
100：有机发光二极管元件         270：电子传输层
102：基板                       275：发光层
110：阴极                       280：空穴传输层
130a：电子传输层                260：电致发光单元
135a：发光层                    290：阳极
140a：空穴传输层                310：电致发光强度对波长的关系曲线
120a：电致发光单元              320：电致发光强度对波长的关系曲线
150a：电荷产生层                400：有机发光二极管元件
130b：电子传输层                402：基板
135b：发光层                    410：阴极
140b：空穴传输层                430：电子传输层
120b：电致发光单元              475：发光层
150b：电荷产生层                440：空穴传输层
130n：电子传输层                420：电致发光单元
135n：发光层                    450：电荷产生层
140n：空穴传输层                470：电子传输层
120n：电致发光单元              435：发光层
190：阳极                       480：空穴传输层
200：有机发光二极管元件         460：电致发光单元
202：基板                       490：阳极
210：阴极                       510：电致发光强度对波长的关系曲线
230：电子传输层                 520：电致发光强度对波长的关系曲线
235：发光层
240：空穴传输层
220：电致发光单元
250：电荷产生层
具体实施方式
本发明的目的及优点，通过下列实施例中伴随附图与元件符号的详细叙述后，将更为显著。
为了使本发明内容的叙述更加详尽与完备，可参照所附附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件，并且为求清楚说明，元件的大小或厚度可能夸大显示，并未依照原尺寸作图。此外，为简化附图起见，一些公知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。然而，应了解到所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围。这些实务上的细节不应用以限制本发明。
本发明中的“上”、“下”、“前”、“后”等用语，均为便于说明根据本发明的实施例中元件的相对位置或时间顺序所采的描述，而非用限制的目的。而结构运作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。
图1显示依据本发明的一实施例的有机发光二极管元件示意图。如图1所示，该有机发光二极管元件100具有倒置型串联式结构，其包含基板102、阴极110、阳极190、多个电致发光单元(如图1中所示的三个电致发光单元120a、120b、以及120n)、以及多个电荷产生层(如图1中所示的二个电荷产生层150a以及150b)。阴极110形成于该基板102上，阳极190位于该阴极110上，多个电致发光单元堆叠于阴极110和阳极190之间，每个电荷产生层形成于两个相邻的电致发光单元之间。也就是说，该第一电致发光单元120形成于该阴极110上，该阳极190形成于该最后的电致发光单元120n上，而该电荷产生层150a、150b等则形成于每两相邻的电致发光单元之间。举例来说，该电荷产生层150a形成于两个相邻的电致发光单元120a和120b之间，而该电荷产生层150b则是形成于两个相邻的电致发光单元120b和另一个位于该电荷产生层150b之上的电致发光单元之间(未绘制)。
在本发明的一实施例，每个电致发光单元120a、120b、…、120n包含电子传输层(ETL)130、发光层(EML)135以及空穴传输层(HTL)140，发光层135设置于电子传输层130上，而空穴传输层140设置于发光层135上。举例来说，该电致发光单元120a包含该电子传输层130a、设置于电子传输层130a上的发光层135a、以及设置于发光层135a上的空穴传输层140a。以此方式，第一电致发光单元120a的电子传输层130a设置于阴极110上，以于第一电致发光单元120a的电子传输层130a与阴极110之间定义第一能障，阳极190设置于最后的电致发光单元120n的空穴传输层140n上，以在最后的电致发光单元120n的空穴传输层140n与阳极190之间定义第二能障。
具体地说，第一能障定义为ELUMO-EC，其中ELUMO为第一电致发光单元120a中，电子传输层130a的最低未占分子轨域能阶(lowest unoccupiedmolecular orbital,LUMO)，而EC为阴极110的功函数。第二能障定义为EHOMO-EA，其中EHOMO为最后的电致发光单元120n中，空穴传输层140n的最高占据分子轨域能阶(highest occupied molecular orbital,HOMO)，而EA为阳极190的功函数。根据本发明，第一能障大于第二能障。
此外，每个电致发光单元具有一生命周期，生命周期依所对应的发光层材料而定。每个电致发光单元120a、120b、…、120n的生命周期彼此不同。根据本发明，第一电致发光单元120a的生命周期较其他电致发光单元120b、…、120n的生命周期长。换句话说，第一电致发光单元120a，其邻近于具有较高第一能障的阴极110，且其具有于有机发光二极管元件中所有电致发光单元之中最长的生命周期。据此，有机发光二极管元件中，所有电致发光单元的电致发光强度的整体表现即可维持在稳定的状态。
在本发明的一实施例，阴极110由具有高功函数的导电性材料所设置，且第一能障ELUMO-EC大于第二能障EHOMO-EA。导电性材料包括铝、银、金、镍、铂、聚3,4-二氧乙基噻吩(PEDOT)、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锌、氧化铝锌(AZO(Al:ZnO))、氧化镓铟锡(GITO(Ga:In:Sn:O))、氧化锌铟锡(ZITO(Zn:In:Sn:O))以及这些的组合，但不限定于此。
在本发明的一实施例，该电致发光单元120a、120b、…、120n的该电子传输层130a、130b、…、130n由三（8-羟基喹啉）化铝((Tris(8-hydroxy quinoline)aluminum(Ⅲ),Alq3)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(bathocuproine,BCP)、4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲(Bphen)、2-甲基-9,10-二(2-萘)蒽((2-methyl-9,10-di[2-naphthyl]anthracene,MADN)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(1,3,5-Tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene,TPBI)、或TpyPhB或其他类似的材料所形成，但不限定于此。电致发光单元120a、120b、…、120n的空穴传输层140a、140b、…、140n由N,N'-双(萘-1-基)-N,N'-双(苯基)-联苯胺(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine,NPB)、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲(2,3,6,7,10,11-Hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene,HAT-CN)、4,4',4''-三(咔唑-9-基)三苯胺(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)triphenylamine,TCTA)、酞菁铜(Copper(II)phthalocyanine,CuPC)或其他类似的材料所形成，但不限定于此。每个电子传输层130a、130b、…、130n，以及每个空穴传输层140a、140b、…、140n的厚度为1nm～500nm，但不限定于此。此外，部分或全部的该电子传输层130a、130b、…、130n掺杂一或多种的第一型掺杂材料。同样地，部分或全部的空穴传输层140a、140b、…、140n掺杂一或多种的第二型掺杂材料。第一型掺杂材料为n型掺杂材料，而第二型掺杂材料为p型掺杂材料。
电致发光单元120a、120b、…、120n中发光层135a、135b、…、135n包括一层或多层发光层。发光层由荧光材料、磷光材料或这些的组合所形成。每个荧光材料以及磷光材料可发射出红光、绿光、蓝光、或这些色光的混合。在本发明的一实施例，发光层135a、135b、…、135n中，每个发光层由单色发光的材料所形成。以蓝光为例，有机发光二极管元件为蓝光有机发光二极管元件。在另一个实施例中，发光层135a、135b、…、135n中，每个次发光层由不同色光的发光材料所形成，即有机发光二极管元件为多色混光有机发光二极管元件或白光有机发光二极管元件。每个发光层的厚度为但不限于1nm～100nm。
发光层的电致发光强度取决于形成发光层的材料，而电致发光单元的生命周期取决于发光层的电致发光强度。因此，电致发光单元120a中发光层135a由具有较高电致发光强度的材料所形成。一般来说，由荧光材料所形成的有机发光二极管的生命周期长于由磷光材料所形成的有机发光二极管的生命周期。更进一步来说，在同型材料中，红光有机发光二极管的生命周期较绿光有机发光二极管的生命周期为长，而绿光有机发光二极管的生命周期较蓝光有机发光二极管的该生命周期为长。根据本发明一较佳实施例，第一电致发光单元的发光层由荧光材料所形成。在本发明的一实施例，第一电致发光单元120a的发光层由发蓝光的荧光材料所形成，同时第二电致发光单元120b的发光层以发红光的第一磷光材料以及发绿光的第二磷光材料的混合物所形成。
该电荷产生层150a、150b、…包括一或多层的有机材料、无机材料、金属、金属氧化物或这些的组合。举例来说，该有机材料包括2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲(2,3,6,7,10,11-Hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene,HAT-CN)、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌(F4-TCNQ)、酞菁铜(Copper(II)phthalocyanine,CuPC)、8-羟基喹啉-锂(8-Hydroxyquinolinolato-lithium,LiQ)、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(4,7-Diphenyl-1,10-diazaphenanthrene,BPhen)、三（8-羟基喹啉）化铝(Tris(8-hydroxy quinoline)aluminum(Ⅲ),Alq3)、N,N'-双(萘-1-基)-N,N'-双(苯基)-联苯胺(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine,NPB)或其他类似的材料，但不限定于此。该无机材料包括氟化铝(LiF)、碳酸铯(Cs2CO3)、氟化铯(CsF)、或其他类似的材料，但不限定于此。该金属包括铝、银、金、镁、钙、锂、或其他类似的金属，但不限定于此。该金属氧化物包括铟锡氧化物(indiumtin oxide,ITO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide,IZO)、氧化锌铝(Al-doped ZnO,AZO)、三氧化钼(molyxlic trioxide,MoO3)、三氧化钨(tungsten trioxide,WO3)、五氧化二钒(vanadium pentoxide,V2O5)或其他类似的金属氧化物，但不限定于此。每个电荷产生层由相同或不同的材料所形成。每个电荷产生层的厚度为1nm～100nm，但不限定于此。
此外，每个电荷产生层150a、150b、…亦可掺杂些许掺杂材料于其中。举例来说，每个电荷产生层包括n型掺杂电子传输层、p型掺杂空穴传输层或这些的组合。n型掺杂电子传输层包含n型掺杂材料以及电子传输材料，而p型掺杂空穴传输层包含p型掺杂材料以及空穴传导材料。
图2显示依据本发明的一实施例，具有两层电致发光单元的有机发光二极管元件示意图。如图2所示，有机发光二极管元件200包括基板202、阴极210、第一电致发光单元220、电荷产生层250、第二电致发光单元260以及阳极290。阴极210设置于基板202上，第一电致发光单元220设置于阴极210上，电荷产生层250设置于第一电致发光单元220上，第二电致发光单元260设置于该电荷产生层250上，阳极290设置于该第二电致发光单元260上。图2所示的该有机发光二极管元件200，其结构类似于图1所示的该有机发光二极管元件100，除了该有机发光二极管元件200具有两个电致发光单元220以及260堆叠于该阴极210和该阳极290之间，而该电荷产生层250则设置于两个相邻的电致发光单元220、260之间。
该第一电致发光单元220包括一电子传输层230、一发光层235以及空穴传输层240，发光层235设置于该电子传输层230上，空穴传输层240设置于发光层235上。同样地，第二电致发光单元260包括电子传输层270、发光层275以及空穴传输层280，发光层275设置于电子传输层270上，空穴传输层280设置于发光层275上。依此排列方式，第一电致发光单元220的电子传输层230设置于阴极210上，而阳极290设置于第二电致发光单元260的空穴传输层280上。
根据本发明，在第一电致发光单元220的电子传输层230与阴极210之间的第一能障大于在第二电致发光单元260的空穴传输层280与阳极290之间的第二能障。具体地说，第一能障定义为ELUMO-EC，其中ELUMO为第一电致发光单元220中，电子传输层230的最低未占分子轨域能阶(lowest unoccupiedmolecular orbital,LUMO)，而EC为阴极210的功函数。第二能障定义为EHOMO-EA，其中EHOMO为第二电致发光单元260中，空穴传输层280的最高占据分子轨域能阶(highest occupied molecular orbital,HOMO)，而EA为阳极290的功函数。
更进一步来说，第一、第二电致发光单元220、260的发光层235、275包括一或多个发光层。发光层5的材料包含荧光材料、磷光材料或这些的组合。在本发明的一实施例，每个荧光材料以及磷光材料可发出红光、绿光、蓝光或这些色光的混合。第一、第二电致发光单元220、260的发光层235、275的厚度为1nm～100nm。举例来说，如图2所示，第一电致发光单元220的发光层235的材料包含发蓝光的荧光材料，而第二电致发光单元260的发光层275的材料包含发红光的第一磷光材料以及发绿光的第二磷光材料的混合物。因此，接近阴极210的第一电致发光单元220的生命周期较长于第二电致发光单元260的生命周期。这是因为同样作为发光层材料，荧光材料的寿命比磷光材料的寿命长。因此，电致发光单元220、260的电致发光强度的整体表现可维持在稳定的状态，进而实现具有较小色偏现象的光色稳定的有机发光二极管元件。
阴极210的材料包含具有高功率函数的导电性材料，且第一能障ELUMO-EC大于第二能障EHOMO-EA。导电性材料包括但不限于铝、银、金、镍、铂、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene),PEDOT)、铟锡氧化物(indium tin oxide,ITO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide,IZO、氧化锌(zinc oxide,ZnO)、氧化锌铝(Al-doped ZnO,AZO(Al:ZnO))、Ga-In-Sn-O ternary oxide,GITO(Ga:In:Sn:O)、Zn-In-Sn-O ternary oxide,ZITO(Zn:In:Sn:O)或这些材料的组合。
第一、第二电致发光单元220、260的电子传输层230、270的材料包含三（8-羟基喹啉）化铝(Tris(8-hydroxy quinoline)aluminum(Ⅲ),Alq3)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(bathocuproine,BCP)、4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲(BPhen)、2-甲基-9,10-二(2-萘)蒽(2-methyl-9,10-di[2-naphthyl]anthracene,MADN)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(1,3,5-Tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene,TPBI)或TPyPhB，但不限定于此，而第一、第二电致发光单元220、260的电子传输层230、270的厚度为1nm～500nm。第一、第二电致发光单元220、260的空穴传输层240、280的材料包含N,N'-双(萘-1-基)-N,N'-双(苯基)-联苯胺(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine,NPB)、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲(2,3,6,7,10,11-Hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene,HAT-CN)、三苯胺(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)triphenylamine,TCTA)或酞菁铜(Copper(II)phthalocyanine,CuPC)，但不限定于此，而第一、第二电致发光单元220、260的空穴传输层240、280的厚度为1nm～500nm。
此外，第一、第二电致发光单元220、260的电子传输层230、270掺杂一种以上的n型掺杂材料于其中。第一、第二电致发光单元220、260的空穴传输层240、280掺杂一种以上的p型掺杂材料于其中。
电荷产生层250包括一或多层有机材料、无机材料、金属、金属氧化物或这些材料的组合。在本发明的一实施例，电荷产生层250为掺杂层，例如n型掺杂电子传输层、p型掺杂空穴传输层或这些的组合。n型掺杂电子传输层包含n型掺杂材料以及电子传输材料，而p型掺杂空穴传输层包含p型掺杂材料以及空穴传导材料。
图3和表1显示图2中的有机发光二极管元件200的元件表现模拟结果。其中第一电致发光单元220的发光层235包含发蓝光的荧光材料，而第二电致发光单元260的发光层275包含发红光的磷光材料。具体来说，图3显示有机发光二极管元件200的电致发光强度对应不同波长的曲线310、320。其中，曲线310为有机发光二极管200在初始状态下，对于不同波长的电致发光强度的测量结果；而曲线320则为有机发光二极管元件200，在使用10,000小时后的压力测试，对于不同波长的电致发光强度的测量结果。如表1所示有机发光二极管元件200的色偏数据。
如图3所示，在使用10,000小时后的压力测试结果中，有机发光二极管元件200在蓝光(475nm)的电致发光强度下降了15%，在绿光(510nm)的电致发光强度下降了10%，在红光(650nm)的电致发光强度下降了5%。蓝光的电致发光强度的下降程度相较于绿光或红光的下降程度来得多，这是因为第一电致发光单元220(其中的该发光层235为发蓝光)，接近于阴极210以维持该较大的第一能障。相应地，该第一电致发光单元220的较长生命周期却能弥补电致发光强度下降较严重的情况。如此一来，电致发光单元220、260在电致发光强度的整体表现上，就能稳定并且减少该有机发光二极管元件的色偏问题。
如表1所示有机发光二极管元件200的色偏稳定的整体表现。在表1中，使用两种方法来决定该有机发光二极管元件20的色偏程度。一种方法为CIE1931色彩空间法，其利用参数(x，y)，其中参数x指视锥细胞反应曲线(coneresponse curves)对辉度的正交以及自然数的混合(线性组合)，而参数y为指辉度(luminance)。另一种方法为CIE1976色彩空间法，其利用参数(u’，v’)作为色度坐标，其中参数(x，y)与(u’，v’)的关系为:
u ′ = 4 x - 2 x + 12 y + 3     (1)
v ′ = 6 y - 2 x + 12 y + 3 - - - ( 2 )
如表1所示，对于有机发光二极管元件200在使用10,000小时后的压力测试，其色偏程度以CIE1931色彩空间法的量化值为Δxy=0.009，而使用CIE1976色彩空间法的量化值则为Δu’v’=0.004。这两个值均被认为相当微小，即代表无发生明显的色偏情形。
表1
Figure BDA00003109033900132
相较于图2中的有机发光二极管元件200的表现，提供一具有相似结构的比较例，其第一电致发光单元的生命周期较第二电致发光单元的生命周期短。
图4显示作为对照组的有机发光二极管元件示意图，其中第一电致发光单元的生命周期较第二电致发光的生命周期短。在图4中，有机发光二极管元件400具有相似于图2中有机发光二极管元件200的结构。有机发光二极管元件400包含基板402、阴极410、第一电致发光单元420、电荷产生层450、第二电致发光单元460以及阳极490。阴极410设置于基板402上，第一电致发光单元420设置于阴极410上，电荷产生层450设置于第一电致发光单元420上，第二电致发光单元460设置于电荷产生层450上，阳极490设置于第二电致发光单元460上。每个第一、第二电致发光单元420、460包括电子传输层、发光层以及空穴传输层，发光层设置于电子传输层上，空穴传输层设置于发光层上。图4中有机发光二极管元件400和图2中有机发光二极管元件200之间的不同点在于，第一电致发光单元420的发光层475的材料包含发红光和绿光的磷光材料，且第二电致发光单元460的发光层435的材料包含发蓝光的荧光材料。换言之，图4中有机发光二极管元件400为图2中有机发光二极管元件200的第一、第二电致发光单元220、260的发光层互相交换。因此，第一电致发光单元420的生命周期较第二电致发光单元460的生命周期为短。
图5和表2显示图4中的有机发光二极管元件400的元件表现模拟结果。其中，第一电致发光单元420的发光层475的材料包含发红光和绿光的磷光材料，而第二电致发光单元460的发光层435的材料包含发蓝光的荧光材料。具体来说，图5显示有机发光二极管元件400的电致发光强度对应不同波长的曲线510、520。其中，曲线510为有机发光二极管元件400在初始状态下，对于不同波长的电致发光强度的测量结果；而曲线520则为有机发光二极管元件400在使用10,000小时后的压力测试，对于不同波长的电致发光强度的测量结果。表2为有机发光二极管元件400的色偏数据表。
如图5所示，在使用10,000小时后的压力测试，有机发光二极管元件400在蓝光(475nm)的电致发光强度下降了5%，在绿光(510nm)的电致发光强度下降了40%，在红光(650nm)的电致发光强度下降了25%。将图5的结果与图3比较，在绿光以及红光的电致发光的强度的下降有显著的增加。更进一步来说，如表2所示，有机发光二极管元件400在使用了10,000小时后的压力测试下，其色偏程度以CIE1931色彩空间法的量化值为Δxy=0.046，而使用CIE1976色彩空间法的量化值则为Δu’v’=0.015。此量化值被认为与上述的有机发光二极管200的结果相较，具有明显较严重的色偏情形。这样的比较结果显示本发明的有机发光二极管元件具有较稳定的电致发光的强度的整体元件表现，同时亦改善了其色偏问题。
表2
Figure BDA00003109033900141
综上所述，本发明提供一具有倒置型串联式结构的有机发光二极管元件，其中第一电致发光单元的电子传输层与阴极之间的第一能障，大于第二电致发光单元的空穴传输层与阳极之间的第二能障。通过置换第一电致发光单元，以其相较于有机发光二极管元件中其他电致发光单元的较长生命周期，又因其靠近阴极，使第一电致发光单元可以较长生命周期弥补电致发光强度严重程度的下降，如此有机发光二极管元件的电致发光强度的整体元件表现，即能稳定维持色温，并减少有机发光二极管元件的色偏现象。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (28)

1.一种有机发光二极管元件，其特征在于，其包含：
一基板；
一阴极，设置于该基板上；
一第一电致发光单元，设置于该阴极上；
一电荷产生层，设置于该第一电致发光单元上；
一第二电致发光单元，设置于该电荷产生层上；以及
一阳极，设置于该第二电致发光单元上，
其中每个该第一、第二电致发光单元包含：
一电子传输层；
一发光层，设置于该电子传输层上；以及
一空穴传输层，设置于该发光层上；
且该第一电致发光单元的该电子传输层设置于该阴极上以定义一第一能障，以及该阳极设置于该第二电致发光单元的该空穴传输层上以定义一第二能障，其中该第一能障大于该第二能障，且该第一电致发光单元的生命周期大于该第二电致发光单元的生命周期。
2.如权利要求1所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中该阴极包含一具有高功函数的导电性材料。
3.如权利要求2所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中该导电性材料包含铝、银、金、镍、铂、聚3,4-二氧乙基噻吩、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、氧化铝锌、氧化镓铟锡、氧化锌铟锡或这些的组合。
4.如权利要求1所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个该第一与第二电致发光单元的该电子传输层包含Alq3、BCP、BPhen、MADN、TPBI、或TpyPhB。
5.如权利要求1所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中该第一与第二电致发光单元中至少一电致发光单元的该电子传输层为掺杂一或多种的n型掺杂材料。
6.如权利要求1所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个该第一与第二电致发光单元的该电子传输层的厚度为1nm～500nm。
7.如权利要求1所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个该第一与第二电致发光单元的该空穴传输层包含NPB、HAT-CN、TCTA、或CuPC。
8.如权利要求1所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中该第一与第二电致发光单元中至少一电致发光单元的该空穴传输层掺杂一或多种的p型掺杂材料。
9.如权利要求1所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个该第一与第二电致发光单元的该空穴传输层的厚度为1nm～500nm。
10.如权利要求1所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个该第一与第二电致发光单元的该发光层包含一或多个发光层，且该一或多个发光层的材料包含一荧光材料、一磷光材料或这些的组合。
11.如权利要求10所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个该荧光材料以及该磷光材料为能发出红光、绿光、蓝光或这些色光的混合。
12.如权利要求11所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中该第一电致发光单元的该发光层包含一发蓝光的荧光材料，该第二电致发光单元的该发光层包含一发红光的第一磷光材料以及一发绿光的第二磷光材料的混合物。
13.如权利要求1所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个该第一与第二电致发光单元的该发光层的厚度为1nm～100nm。
14.如权利要求1所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中该电荷产生层包含一或多层的有机材料、无机材料、金属、金属氧化物或这些的组合。
15.如权利要求14所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中该电荷产生层包含一n型掺杂电子传输层、一p型掺杂空穴传输层或这些的组合。
16.如权利要求15所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中该n型掺杂电子传输层包含一n型掺杂材料和一电子传输材料，以及该p型掺杂空穴传输层包含一p型掺杂材料和一空穴传输材料。
17.一种有机发光二极管元件，其特征在于，其包含：
一基板；
一阴极，设置于该基板上；
一阳极，其与该阴极间隔设置；
多个电致发光单元，设置于该阴极和该阳极之间；以及
多个电荷产生层，其中这些电荷产生层位于任两相邻的这些电致发光单元之间，
其中这些电致发光单元包含：
一电子传输层;
一发光层，形成于该电子传输层之上;以及
一空穴传输层，其形成于该发光层之上，且一第一电致发光单元的电子传输层形成于该阴极上，以定义一第一能障，而该阳极形成于该最后一电致发光单元的该空穴传输层上，以定义一第二能障，其中该第一能障高于该第二能障，且该第一电致发光单元的生命周期，相较于其他这些电致发光单元的生命周期为长。
18.如权利要求17所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个电致发光单元的该电子传输层包含Alq3、BCP、BPhen、MADN、TPBI或TPyPhB。
19.如权利要求17所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中至少一个这些电致发光单元的该电子传输层为掺杂一或多种的n型掺杂材料。
20.如权利要求17所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个电致发光单元的该空穴传输层包含NPB、HAT-CN、TCTA或CuPC。
21.如权利要求17所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中至少一个这些电致发光单元的该空穴传输层为掺杂一或多种的p型掺杂材料。
22.如权利要求17所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中这些电致发光单元的该发光层包含一或多个发光层，且该一或多个发光层的材料包含一荧光材料、一磷光材料或这些的组合。
23.如权利要求22所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个该荧光材料、该磷光材料为能发射出红光、绿光、蓝光或这些色光的混合。
24.如权利要求23所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中该第一电致发光单元的该发光层由一荧光材料所形成，以发射出蓝光，同时该第二电致发光单元的该发光层由一第一磷光材料和一第二磷光材料所形成，以分别发射出红光和绿光。
25.如权利要求17所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个电荷产生层包含一或多层的有机材料、无机材料、金属、金属氧化物或这些的组合。
26.如权利要求17所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中每个电荷产生层包含一n型掺杂电子传输层、一p型掺杂空穴传输层或这些的组合。
27.如权利要求17所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中该阴极包含一具有高功函数的导电性材料。
28.如权利要求27所述的有机发光二极管元件，其特征在于，其中该导电性材料包含铝、银、金、镍、铂、聚3，4-二氧乙基噻吩、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、氧化铝锌、氧化镓铟锡、氧化锌铟锡或这些的组合。
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