CN104425737A

CN104425737A - 有机发光元件

Info

Publication number: CN104425737A
Application number: CN201410306578.XA
Authority: CN
Inventors: 宋在一; 许晶行
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: US20150060793A1; CN104425737B; KR20150025937A; US9799844B2; KR102065366B1

Abstract

公开了一种有机发光元件，该有机发光元件包括形成在基板上并且设置成彼此面对的阳极和阴极；以及形成在阳极与阴极之间并且配置成包括空穴传输层、第一发光层、第二发光层和电子传输层的堆叠结构。与阳极相邻的第一发光层包括带隙为1.00eV至2.70eV、以及2.76eV至4.00eV的基质。这样的有机发光元件使得在单个堆叠结构中能够包括至少两个发光层，使得驱动电压降低。此外，有机发光元件改进了第一发光层的基质。因此，不仅可以提高第二发光层的电流效率和发光效率，而且可以提高有机发光元件的电流效率和发光效率。

Description

有机发光元件

本申请要求2013年8月30日提交的韩国专利申请第10-2013-0104134号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本申请涉及有机发光元件，更具体地涉及适于提高在包括至少两个有机发光层的结构中的发光效率的有机发光元件。

背景技术

如今，随着大量信息社会的传播，用于在视觉上表示电信息信号的显示领域迅速发展。据此，已经开发了具有特征如薄型化、重量轻和功耗低的各种平板显示装置。此外，平板显示装置迅速取代现有的阴极射线管(CRT)。

作为平板显示装置的实例，可以引入液晶显示(LCD)装置、有机发光显示(OLED)装置、电泳显示(电子纸显示(EPD))装置、等离子体显示面板装置(PDP)、场发射显示(FED)装置、电致发光显示装置(ELD)、电润湿显示(EWD)装置等。这样的平板显示装置通常包括实现图像的平面显示面板作为必要的部件。平面显示面板配置成具有彼此面对的一对组合基板，在两个基板之间具有固有发光或偏振材料层。

对应于平板显示装置之一的有机发光显示装置包括作为自发光元件的有机发光元件。因此，有机发光显示装置不需要用于液晶显示装置的任何单独光源。据此，有机发光显示装置可以变得更轻且更薄。而且，与液晶显示装置的特征相比，有机发光显示装置具有较宽的视角、优异的对比度和更低的功耗的特征。此外，有机发光显示装置可以通过低直流电压驱动，并且提供了高速响应。此外，有机发光显示装置可以很好地耐受外部冲击，并且由于具有固体部件所以可以用在很宽的温度范围内。

有机发光元件向有机发光层施加电场，并促使有机发光层发光。有机发光层由有机材料形成，并且以被设置在阳极与阴极之间的方式形成在玻璃基板上。阳极由ITO(铟锡氧化物)或其他材料形成，阴极由铝或其他材料形成。详细地，如果在有机发光元件的阳极与阴极之间施加电压，则从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子朝有机发光层移动，并且在有机发光层中彼此复合，从而形成激子。通过激子从激发态跃迁到基态可以发光。

这样的有机发光显示装置可以制造为单个堆叠结构或包括多个堆叠结构的发光元件的多堆叠结构。当包括白色有机发光元件时，多堆叠结构可以提供高效率。然而，随着堆叠结构数目增加，必须增大驱动电压。

或者，可以对有机发光显示装置应用在单个堆叠结构内包括多个发光层的结构。在这种情况下，在与用于注入电子的阴极相邻的发光层中发射的光必须被吸收到与用于注入空穴的阳极相邻的另一发光层中。更具体地，为了提高发光效率，发光层中的每一个发光层均包括基质。与阳极相邻的发光层的基质吸收从与阴极相邻的另一发光层中发射的光。由于这个原因，与阴极相邻的发光层的外部发光效率很可能劣化。

发明内容

因此，本申请的实施方案涉及基本上避免了由于相关技术的限制和缺点而引起的一个或更多个问题的有机发光元件。

实施方案提供了适于提高在包括第一发光层和第二发光层的结构中的发光效率并且降低驱动电压的有机发光元件。

而且，实施方案提供了适于通过改进与阳极相邻的另一发光层的基质来增强与阴极相邻的发光层的发光效率的有机发光元件。

此外，实施方案提供了适于提高在单个堆叠结构中包括第一发光层和第二发光层的结构中的外部发光效率的有机发光元件。

实施方案的附加特征和优点将在随后的描述中阐述，并且根据该描述部分地变得明显，或者可以通过实施方案的实施而获得。实施方案的优点将通过在书面描述及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。

根据用于解决上述问题的本实施方案的一般方面，有机发光元件包括：形成在基板上并且设置成彼此面对的阳极和阴极；以及形成在阳极与阴极之间并且配置成包括空穴传输层、第一发光层、第二发光层和电子传输层的堆叠结构。与阳极相邻的第一发光层包括带隙为1.00eV至2.70eV、以及2.76eV至4.00eV的基质。

通过研究下面的图和详细描述，其他系统、方法、特征和优点对于本领域的技术人员将变得明显。其旨在将所有这样的附加系统、方法、特征和优点都包括在描述中，包括在本公开的范围内，并且被所附权利要求保护。在该部分中没有任何内容应被视为对所附权利要求的限制。此外，下面结合实施方案讨论各方面和优点。应该理解本公开的前述一般描述和下面的详细描述是示例性的和说明性的，并且旨在提供如所要求保护的本公开的进一步说明。

附图说明

附图示出了本公开的实施方案以及用于说明本公开的描述，包括这些附图以提供对实施方案的进一步理解，并且附图被并入本文中且构成本申请的一部分。在附图中：

图1是示出了根据本公开第一实施方案的有机发光元件的横截面图；

图2是示出了根据本公开第二实施方案的有机发光元件的横截面图；

图3是示出了根据本公开第二实施方案的有机发光元件的发光部分的横截面图；

图4是根据相关技术和本公开的有机发光元件的光谱特征的数据图；以及

图5是第一发光层对于从第二发光层中发射的光的透射率的数据图。

具体实施方式

现在将详细参照本公开的实施方案，在附图中示出本公开的实施方案的实施例。在下文中引入的这些实施方案提供为实施例以向本领域的普通技术人员传达其精神。因此，这些实施方案可以以不同形式实施，因此不限于在此描述的这些实施方案。为了便于说明，在附图中，装置的尺寸、厚度等可以被放大。在包括附图在内的整个公开内容尽可能使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。

图1是示出根据本公开第一实施方案的有机发光元件的横截面图。

参照图1，根据本公开第一实施方案的有机发光元件包括以彼此面对的方式形成在基板100上的阳极110和阴极130。在阳极110与阴极130之间形成单个堆叠结构120。

基板100可以包括形成在绝缘基板上的薄膜晶体管(未示出)。绝缘基板可以由绝缘玻璃、金属材料、塑料材料、聚酰亚胺或其他材料形成。薄膜晶体管可以包括：形成在绝缘基板上的栅电极；覆盖栅电极的栅极绝缘膜；形成在栅极绝缘膜上与栅电极相对的并且被配置成形成沟道的半导体层；以及彼此面对的源电极和漏电极，在源电极与漏电极之间具有沟道。形成在基板上的薄膜晶体管的漏电极电连接到阳极110。虽然在附图中示出阳极110与基板100接触，但是阴极130也可以形成为与100基板接触。

阳极110可以由透明导电材料形成。例如，阳极110可以由选自包括ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)和ZnO(氧化锌)的材料中的一种形成。同时，阴极130可以由金属材料形成。例如，阴极130可以由选自包括镁Mg、钙Ca、铝Al、铝合金、银Ag、银合金、金Au和金合金的低功函数的金属中的一种形成。

设置在阳极110与阴极130之间的堆叠结构120包括依次堆叠在阳极110上的空穴注入层(HIL)121、空穴传输层(HTL)122、发光部分128、电子传输层(ETL)126和电子注入层(EIL)127。发光部分128可以通过堆叠第一发光层(EML)123、发光控制层(ECL)124和第二发光层(EML)125形成。

第一发光层123被定义为与阳极110相邻的发光层，第二发光层125被定义为与阴极130相邻的另一发光层。从阳极110注入的空穴和从阴极130注入的电子沿着相反的方向漂移，并且在第一发光层123和第二发光层125中彼此复合，从而形成激子。在第一发光层123和第二发光层125中产生的激子从激发态跃迁到基态并发光。

第一发光层123和第二发光层125容易使电子漂移，但难以使空穴漂移。与阳极110相邻的第一发光层123直接从阳极110接收空穴。因此，第一发光层123容易发光。同时，第二发光层125必须接收只通过第一发光层123的空穴以发光。换句话说，空穴通过第一发光层123到第二发光层125的传输不平稳。由于这个原因，所以第二发光层125难以发光。因此，有必要对空穴的传输进行改进。

为了向第二发光层125平稳地供给空穴，在第一发光层123与第二发光层125之间形成发光控制层124。换句话说，发光控制层124用于向第二发光层125传输空穴。因此，发光控制层124可以由适合于用作空穴传输层(HTL)122的材料形成。为了向第二发光层125中平稳地注入空穴，发光控制层124优选地由与空穴传输层(HTL)122相同的材料形成。

在第一发光层123与第二发光层125中产生的光朝阳极110辐射。因此，在第一发光层123中产生的大多数光可以直接辐射通过阳极110。同时，在第二发光层125中产生的光必须辐射通过第一发光层123。当在第二发光层125中产生的光穿透第一发光层123时，具有固定波长的光的一部分被第一发光层123吸收。由于这个原因，在第二发光层125中产生的光必须被辐射到外部的为小于80％。

为解决这一问题，根据本公开的有机发光元件使得第一发光层123的基质能够被控制，使得第一发光层123吸收在第二发光层125中产生的光的仅小于20％。据此，第一发光层123可以形成为相对于在第二发光层125中产生的光具有至少80％的透射率。

第一发光层123的基质可以包括带隙不大于2.70eV、以及不小于2.76eV的材料。详细地，第一发光层123的基质可以包括带隙为1.00eV至2.70eV、以及2.76eV至4.00eV的材料。当第一发光层123的基质由带隙不大于2.70eV、以及不小于2.76eV的材料形成时，可以提高第二发光层125的发光效率和有机发光元件的整体发光效率。

第一发光层123可以是磷光发光层，第二发光层125可以是荧光发光层。详细地，第一发光层123可以是红色磷光发光层，第二发光层125可以是蓝色荧光发光层。换句话说，磷光发光层的基质由带隙不大于2.70eV、以及不小于2.76eV的材料形成，以提高荧光发光层的发光效率。

图2是示出根据本发明的第二实施方案的有机发光元件的横截面图。将省略第二实施方案与第一实施方案重复的描述。

如图2所示，根据本公开第二实施方案的有机发光元件可以被制造成多堆叠结构。虽然在附图中示出了仅第一堆叠结构220和第二堆叠结构320，但是有机发光元件可以制造为包括至少三个堆叠结构的结构。换句话说，根据本公开的有机发光元件可以制造为包括多个堆叠结构的结构。

根据本公开第二实施方案的有机发光元件包括以彼此面对的方式形成在基板200上的阳极210和阴极230。此外，有机发光元件包括堆叠在阳极210与阴极230之间的第一堆叠结构220、电荷产生层(CGL)300和第二堆叠结构320。第一堆叠结构220、电荷产生层(CGL)300和第二堆叠结构320通过在阳极210上依次堆叠而形成。

基板200可以包括形成在绝缘基板上的薄膜晶体管(未示出)。绝缘基板可以由绝缘玻璃、金属材料、塑料材料、聚酰亚胺或其他材料形成。薄膜晶体管可以包括：形成在绝缘基板上的栅电极；覆盖栅电极的栅极绝缘膜；形成在栅极绝缘膜上与栅电极相对的并且被配置成形成沟道的半导体层；以及彼此面对的源电极和漏电极，在源电极与漏电极间具有沟道。形成在基板200上的薄膜晶体管的漏电极电连接到阳极210。虽然在附图中示出阳极210与基板200接触，但是阴极230可以形成为与200基板接触。

阳极210可以由透明导电材料形成。例如，阳极210可以由选自包括ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)和ZnO(氧化锌)的材料中的一种形成。同时，阴极230可以由金属材料形成。例如，阴极230可以由选自包括镁Mg、钙Ca、铝Al、铝合金、银Ag、银合金、金Au和金合金的低功函数的金属中的一种形成。

形成在第一堆叠结构220与第二堆叠结构320之间的电荷产生层300向第一堆叠结构220供给电子并且向第二堆叠结构320供给空穴，以控制第一堆叠结构220与第二堆叠结构320之间的电荷平衡。这样的电荷产生层300可以成为由铝Al或其他材料形成的薄金属层。或者，电荷产生层300可以成为由ITO(铟锡氧化物)或其他材料形成的透明电极。换句话说，电荷产生层300可以形成为单层。因此，有机发光元件的结构可以简化且易于制造。

在其他方式中，电荷产生层300可以形成为包括通过掺杂掺杂剂形成的多个有机层的结结构。包括多个有机层的电荷产生层300可以平稳地传输电子和空穴。因此，可以提高有机发光元件的效率，并且可以延长有机发光元件的寿命。更具体地，电荷产生层300的接触第一堆叠结构220的表面部分掺杂有平稳地供给电子的掺杂剂，电荷产生层300的接触第二堆叠结构320的另外的表面部分掺杂有平稳地供给空穴的另一掺杂剂。如果在阳极210与阴极230之间形成至少三个堆叠结构，则电荷产生层300可以形成在堆叠结构之间。

第一堆叠结构220是通过依次堆叠空穴注入层221、第一空穴传输层222、第一发光部分228和第一电子传输层226而形成的。第二堆叠结构320是通过在电荷产生层300与阴极230之间依次堆叠第二空穴传输层322、第二发光部分328、第二电子传输层326和电子注入层327而形成的。

第一发光部分228和第二发光部分328中的至少之一可以通过堆叠第一发光层、发光控制层和第二发光层来形成。换句话说，第一发光部分228和第二发光部分328中的仅一个可以形成为第一发光层、发光控制层和第二发光层的堆叠结构，或者第一发光部分228和第二发光部分328二者均可以形成为第一发光层、发光控制层和第二发光层的堆叠结构。如果第一发光部分228和第二发光部分328之一形成为第一发光层、发光控制层和第二发光层的堆叠结构，则另一个可以形成为具有单个发光层。

此外，如果有机发光元件制造为包括至少三个堆叠结构的多堆叠结构，则至少一个堆叠结构可以包括形成为第一发光层、发光控制层和第二发光层的堆叠结构的发光部分。现在将参照附图详细描述通过堆叠第一发光层、发光控制层和第二发光层形成的发光部分。

图3是示出根据本公开第二实施方案的有机发光元件的发光部分的横截面图。

参照图3，根据本公开包括多个堆叠结构的有机发光元件可以包括至少一个发光部分。该发光部分形成为具有堆叠有第一发光层223、发光控制层224和第二发光层225的结构。除了包括发光部分的堆叠结构的至少一个之外，其他堆叠结构可以包括形成为单层的发光层。

第一发光层223被定义为与阳极相邻的发光层，并且第二发光层225被定义为与阴极相邻的另一发光层。从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子沿着相反的方向漂移，并且在第一发光层223和第二发光层225中彼此复合，从而形成激子。在第一发光层223和第二发光层225中产生的激子从激发态跃迁到基态并发光。第一发光层223可以形成为与空穴传输层接触，第二发光层225可以形成为与电子传输层接触。

第一发光层223和第二发光层225容易使电子漂移，但难以使空穴漂移。此外，第二发光层225必须接收通过第一发光层223的空穴以发光。因此，空穴通过第一发光层223到第二发光层225的传输不平稳。由于这个原因，所以第二发光层225难以发光。

为了向第二发光层225平稳地供给空穴，在第一发光层223与第二发光层225之间形成发光控制层224。换句话说，发光控制层224用于向第二发光层225传输空穴。因此，发光控制层224可以由适合于用于空穴传输层(HTL)的材料形成。优选地，发光控制层224由与空穴传输层(HTL)相同的材料形成。

在第一发光层223与第二发光层225中产生的光朝阳极辐射。在第二发光层225中产生的光必须辐射通过第一发光层223。因此，当在第二发光层225中产生的光穿透第一发光层223时，具有固定波长的光的一部分被第一发光层223吸收。由于这个原因，在第二发光层225中产生的光必须被辐射到外部的为小于80％。

为解决该问题，根据本公开的有机发光元件使得第一发光层223的基质能够吸收在第二发光层225中产生的光的仅小于20％。据此，第一发光层223可以形成为相对于在第二发光层225中产生的光具有至少80％的透射率。

第一发光层223的基质可以包括带隙不大于2.70eV、以及不小于2.76eV的材料。详细地，第一发光层223的基质可以包括带隙为1.00eV至2.70eV、以及2.76eV至4.00eV的材料。当第一发光层223的基质由带隙不大于2.70eV、以及不小于2.76eV的材料形成时，可以提高第二发光层225的发光效率和有机发光元件的整体发光效率。

第一发光层223可以是磷光发光层，第二发光层225可以是荧光发光层。详细地，第一发光层223可以是红色磷光发光层，第二发光层225可以是蓝色荧光发光层。换句话说，磷光发光层的基质由带隙不大于2.70eV、以及不小于2.76eV的材料形成，以提高荧光发光层的发光效率。现在将详细描述第一发光层223的效果。

图4和图5表示根据相关技术和本公开的有机发光元件的效果的试验结果。

为了获得图4和图5的试验结果，在试验中使用根据相关技术和本公开的均具有第一发光层和第二发光层的堆叠结构的有机发光元件。在这种情况下，在第二发光层中产生的光辐射通过第一发光层。相关技术的有机发光元件包括带隙不小于2.70eV、以及不大于2.76eV的基质的第一发光层。同时，本公开的有机发光元件包括带隙不大于2.70eV、以及不小于2.76eV的基质的第一发光层。

图4是根据相关技术和本公开的有机发光元件的光谱特征的数据图。换句话说，图4表示根据相关技术和本公开的有机发光元件的相对于光波长的光强度。其中形成强峰的波段430nm至480nm对应于第二发光层的发光范围。此外，形成弱峰的另一波段580nm至680nm对应于第一发光层的发光范围。如从第二发光层的发光范围中所看出的，明显的是，对应于相同颜色坐标，本公开的有机发光元件的光强度大于相关技术的有机发光元件的光强度。这可以通过表1详细说明。

表1

	驱动电压(V)	电流效率(cd/A)	发光效率(EQE)
				相关技术	1.00	1.00	1.00
本公开	0.98	1.06	1.08

参照表1，当关于从有机发光元件中发射的光的特征因子分别标准化为1.00时，明显的是，本公开的有机发光元件不仅能够提高电流效率而且能够提高发光效率。换句话说，本公开的有机发光元件整体地提高了电流效率和发光效率。随后，将描述关于第二发光层的光的特征，该光辐射通过第一发光层并且对应于第二发光层的发光范围。

图5是第一发光层对于从第二发光层中发射的光的透射率的数据图。如图4所示，从第二发光层中发射的光在430nm至480nm的波段形成峰。然而，从第二发光层辐射的光通过第一发光层强度降低了小于20％。最强峰对应于当在表示相对于光波长的光强度的光谱中光强度变成最大值时的波长值。

参照图5，在包括第二发光层的光峰的发光范围中，根据相关技术的第一发光层的透射率变成约76.97％。换句话说，从第二发光层中发射的光的约23.03％被第一发光层吸收，并且从第二发光层中发射的光的仅76.97％穿透第一发光层。

同时，在包括第二发光层的光峰的发光范围中，根据本公开的第一发光层的透射率变成约94.32％。换句话说，从第二发光层中发射的光的仅5.68％被第一发光层吸收。因此，从第二发光层中发射的光的94.32％可以穿透第一发光层。

表2

	CIEx	CIEy	电流效率(cd/A)	发光效率(EQE)
					相关技术	1.00	1.00	1.00	1.00
本公开	1.00	1.00	1.14	1.14

参照表2，当相对于从有机发光元件中发射的光的特征因子分别标准化为1.00时，本公开的有机发光元件不仅能够提高第二发光层的电流效率而且能够提高第二发光层的发光效率。换句话说，明显的是，与相关技术的电流效率和发光效率相比，根据本公开的有机发光元件的第二发光层整体地提供了更高的电流效率和更高的发光效率

以这种方式，根据本公开的有机发光元件使得在单个堆叠结构中能够包括至少两个发光层。因此，有机发光元件可以降低驱动电压。

此外，有机发光元件改进了第一发光层的基质。据此，可以提高第二发光层的电流效率和发光效率。此外，可以提高有机发光元件的电流效率和发光效率。

虽然本公开仅关于以上描述的实施方案进行了有限的说明，但本领域技术人员应理解，本公开不限于这些实施方案，而在不脱离本公开的精神的范围内，可以对本公开进行各种变化或修改。因此，本公开的范围仅由所附权利要求及其等同物确定，而不限于详细的描述。

Claims

1.一种有机发光元件，包括：

形成在基板上并且设置成彼此面对的阳极和阴极；以及

堆叠结构，所述堆叠结构形成在所述阳极与所述阴极之间并且配置成包括空穴传输层、第一发光层、第二发光层和电子传输层，

其中与所述阳极相邻的所述第一发光层包括带隙为1.00eV至2.70eV、以及2.76eV至4.00eV的基质。

2.根据权利要求1所述的有机发光元件，其中从所述第二发光层发射的光的最强峰强度通过所述第一发光层降低了小于20％。

3.根据权利要求1所述的有机发光元件，还包括形成在所述第一发光层与所述第二发光层之间的发光控制层。

4.根据权利要求3所述的有机发光元件，其中所述发光控制层配置成向所述第二发光层传输空穴。

5.根据权利要求1所述的有机发光元件，其中所述第一发光层为磷光发光层，以及所述第二发光层为荧光发光层。

6.一种有机发光元件，包括：

形成在基板上并且设置成彼此面对的阳极和阴极；以及

形成在所述阳极与所述阴极之间的多个堆叠结构，

其中所述堆叠结构中的至少之一配置成包括空穴传输层、第一发光层、第二发光层和电子传输层，以及与所述阳极相邻的所述第一发光层包括带隙为1.00eV至2.70eV、以及2.76eV至4.00eV的基质。

7.根据权利要求6所述的有机发光元件，还包括形成在所述多个堆叠结构之间的电荷产生层。

8.根据权利要求6所述的有机发光元件，其中从所述第二发光层中发射的光的最强峰强度通过所述第一发光层降低了小于20％。

9.根据权利要求6所述的有机发光元件，还包括形成在所述第一发光层与所述第二发光层之间的发光控制层。

10.根据权利要求9所述的有机发光元件，其中所述发光控制层配置成向所述第二发光层传输空穴。

11.根据权利要求6所述的有机发光元件，其中所述第一发光层为磷光发光层，以及所述第二发光层为荧光发光层。

12.根据权利要求11所述的有机发光元件，其中所述第一发光层为红色磷光发光层，以及所述第二发光层为蓝色荧光发光层。