CN105428544A - 一种有机发光二极管结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种有机发光二极管结构，依次包括阴极、电子传输层、复合式绿色发光层、蓝色发光层和红色发光层、空穴注入层/空穴传输层和阳极。电子传输层位于阴极的下方。复合式绿色发光层包括第一发光体和第二发光体，用来出射绿色光线。蓝色发光层和红色发光层分别出射蓝色光线和红色光线。阳极位于空穴注入层的下方。第一发光体和第二发光体均为电子传输材料且具有不同的电子迁移率。相比于现有技术，本发明在绿光共发光层结构使用电子与电子类型的主发光体搭配，并且两种绿光主发光体的LUMO等于或高于蓝光主发光体的LUMO，如此一来，本发明可达到高传输效果给予其它光色元件良好的电子注入，并且保持绿光发光元件的使用寿命。

Description

一种有机发光二极管结构
技术领域
本发明涉及一种面板显示技术，尤其涉及一种有机发光二极管结构。
背景技术
近年来，显示器技术作为人机联系和信息展示的窗口已应用于军事、工业、交通、通讯、教育、航空航天、卫星遥感、娱乐及医疗等各个领域。在信息社会飞速发展的今天，信息数字化对显示器提出了更高、更多的要求。显液晶示器的大屏幕、高清晰度、轻便小巧、价格低廉及平板化已成为人们追求的新目标。显示器成为电子工业及微电子和计算机之后的又一发展热点，并孕育着巨大的市场。20世纪80年代开始得到广泛使用的液晶显示器虽然取得了令人瞩目的成果。但是液晶体本身不能发光，依赖背光源或环境光才能显示图像，存在视角小、响应速度慢(毫秒级)、不能在低温下使用等缺点。因此，人们试图寻找一种能够替代液晶物质的新型发光材料，有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode,OLED)技术应运而生。
OLED显示器与薄膜晶体管液晶显示器(ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay，TFT-LCD)是不同类型的产品。OLED显示器具有自发光性、广视角、高对比、低耗电、高反应速率、全彩化、制程简单等优点。依驱动方式的不同，OLED显示器可分为被动式(PassiveMatrix，PMOLED)与主动式(ActiveMatrix，AMOLED)。有机发光器件的基本结构属于夹层式结构，即，具有半导体性质的有机薄膜被两侧的电极(即，阴极和阳极)像三明治一样夹在中间，并且至少一侧为透明电极以获得面发光。
在现有技术中，AMOLED面板主要有两种排列方式，一种是以红光、绿光及蓝光不断重复排列的方式(亦称为Stripe排列)，目前以金属屏蔽模式发展最高可达257ppi(pixelperinch)。另一种是以红光、绿光以及绿光、蓝光两种不同组合的子像素交错排列(亦称为Pentile排列)。目前以金属屏蔽模式发展最高可达518ppi。然而，以Pentile排列技术使用金属屏蔽蒸镀技术需要用到7次精细金属屏蔽(FineMetalMask,FMM)，虽具有良好的面板影像，但是成本较为昂贵。另外，虽然可采用共发光层技术来降低精细金属屏蔽的次数，降低成本，但是现有的绿色发光层技术皆以电子(electro)及空穴(hole)形式的主发光体相互掺杂，当此种组件运用在共发光层时，会使其它颜色的光组件无法得到良好的电子注入效果，造成效率低下以及组件驱动电压升高。
有鉴于此，如何设计一种新的有机发光二极管结构，以改善基于共发光层技术所引起的效率低下及驱动电压升高等问题，从而解决现有技术中的上述缺陷或不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
针对现有技术中的有机发光二极管结构基于共发光层技术所引起的效率低下及驱动电压升高等诸多缺陷，本发明提供了一种新的有机发光二极管结构。
依据本发明的一个方面，提供了一种有机发光二极管结构，包括：
一阴极；
一电子传输层(ElectroTransportationLayer,ETL)，位于所述阴极的下方；
一复合式绿色发光层(EmissionLayer,EML)，包括一第一发光体和一第二发光体，所述复合式绿色发光层位于所述电子传输层的下方，用以出射绿色光线；
一蓝色发光层和一红色发光层，位于所述复合式绿色发光层的下方，用以分别出射蓝色光线和红色光线；
一空穴注入层(HoleInjectionLayer,HIL)/空穴传输层(HoleTransportationLayer,HTL)，位于所述蓝色发光层的下方；
以及
一阳极，位于所述空穴注入层的下方，
其中，所述第一发光体和所述第二发光体均为电子传输材料，且具有不同的电子迁移率(mobility)。
在其中的一实施例，所述第一发光体的电子迁移率大于10-4cm2/V·s，所述第二发光体的电子迁移率小于10-4cm2/V·s。
在其中的一实施例，所述第一发光体的电子迁移率小于10-4cm2/V·s，所述第二发光体的电子迁移率大于10-4cm2/V·s。
在其中的一实施例，所述第一发光体和所述第二发光体各自的最低未占据分子轨域(LowestUnoccupiedMolecularOrbital，LUMO)等于蓝色发光层的最低未占据分子轨域。
在其中的一实施例，所述第一发光体和所述第二发光体各自的最低未占据分子轨域(LowestUnoccupiedMolecularOrbital，LUMO)高于蓝色发光层的最低未占据分子轨域。
在其中的一实施例，所述绿色发光层为磷光发光材质，以及所述蓝色发光层为荧光发光材质。
在其中的一实施例，所述有机发光二极管结构采用4次精细金属遮罩(FineMetalMask,FMM)制作而成。
在其中的一实施例，所述蓝色发光层的主体材料为DPVBi，所述绿色发光层的主体材料为BAlq与PGH06混合堆叠而成。
在其中的一实施例，有机发光二极管结构适用于一主动矩阵有机发光二极管(ActiveMatrixOrganicLightEmittingDiode,AMOLED)面板。
采用本发明的有机发光二极管结构，其依次包括阴极、电子传输层、复合式绿色发光层、蓝色发光层和红色发光层、空穴注入层/空穴传输层和阳极，电子传输层位于阴极的下方，复合式绿色发光层包括第一发光体和第二发光体，用来出射绿色光线，蓝色发光层和红色发光层位于复合式绿色发光层的下方，分别出射蓝色光线和红色光线，空穴注入层/空穴传输层位于蓝色发光层的下方，阳极位于空穴注入层的下方。第一发光体和第二发光体均为电子传输材料且具有不同的电子迁移率。相比于现有技术，本发明在绿光共发光层(greencommonemissionlayer)结构使用电子与电子类型的主发光体搭配，并且两种绿光主发光体的LUMO等于或高于蓝光主发光体的LUMO，如此一来，本发明可达到高传输效果给予其它光色元件良好的电子注入，并且保持绿光发光元件的使用寿命。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
图1示出依据本发明的一实施方式的有机发光二极管结构示意图；
图2A示出现有技术中的一种有机发光二极管的结构示意图；
图2B示出现有技术中的一种有机发光二极管的结构示意图；
图2C示出现有技术中的一种有机发光二极管的结构示意图；以及
图2D示出图1的有机发光二极管结构的一示意性实施例。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。
如前文部分所述，有机发光二极管(OLED)是由薄而透明且具有半导体特性的氧化铟锡(ITO)与阳极相连，再加上另一个金属阴极包成类似于三明治的结构。整个结构层一般包括空穴传输层(HoleTransportationLayer，HTL)、空穴注入层(HoleInjectionLayer，HIL)、发光层(EmissionLayer，EL)、电子注入层(ElectroInjectionLayer，EIL)和电子传输层(ElectroTransportationLayer，ETL)。当施加适当的电压时，阳极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合而产生光亮，依其配方不同产生红色、绿色和蓝色的RGB三原色，构成基本色彩。OLED的特性是自己发光，不像薄膜晶体管液晶显示器需要背光，因此可视度和亮度均高，其次是电压需求低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低。
有机发光二极管的发光原理和无机发光二极管相似。当元件受到直流电所衍生的顺向偏压时，将驱动电子(Electron)与空穴(Hole)分别由阴极与阳极注入元件，当两者在传导中相遇、结合，即形成所谓的电子-空穴复合(Electron-HoleCapture)。当化学分子受到外来能量激发后，若电子自旋(ElectronSpin)和基态电子成对，则为单重态(Singlet)，其所释放的光为荧光(Fluorescence)；若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行，则称为三重态(Triplet)，其所释放的光为磷光(Phosphorescence)。换句话说，激发分子从第一激发单重态的最低振动能级跃迁到基态各振动能级时产生的光子辐射称为荧光，激发分子由第一激发三重态的最低振动能级跃迁到基态各振动能级时产生的光子辐射称为磷光。
图1示出依据本发明的一实施方式的有机发光二极管结构示意图。
参照图1，在该实施方式中，本发明的有机发光二极管包括一阴极100、一电子传输层102、一复合式绿色发光层104、一蓝色发光层106、一红色发光层108、一空穴传输层110、一缓冲层112和一空穴注入层114和一阳极116。例如，该有机发光二极管适用于主动矩阵有机发光二极管(ActiveMatrixOrganicLightEmittingDiode,AMOLED)面板。
详细而言，阴极100位于OLED结构的顶部。电子传输层102位于阴极100的下方。蓝色发光层106和红色发光层108位于复合式绿色发光层104的下方，用以分别出射蓝色光线和红色光线。空穴传输层110位于蓝色发光层106和红色发光层108的下方。缓冲层112位于空穴传输层110的下方。空穴注入层114位于缓冲层112的下方。阳极116位于OLED结构的底部。例如，该缓冲层112也可设计成为空穴注入层，以便形成双空穴注入层的形式。
需要强调的是，本发明对于有机发光二极管结构的改进主要是在于，复合式绿色发光层104位于电子传输层102的下方，其包括一第一发光体和一第二发光体。其中，第一发光体和第二发光体均为电子传输材料，且具有不同的电子迁移率(mobility)。这两种绿光发光体的电子迁移率以10-4cm2/V·s作为分界线，在一实施例中，第一发光体的电子迁移率大于10-4cm2/V·s，而第二发光体的电子迁移率小于10-4cm2/V·s；在另一实施例中，第一发光体的电子迁移率小于10-4cm2/V·s，而第二发光体的电子迁移率大于10-4cm2/V·s。
在一具体实施例，绿色发光层中的第一发光体和第二发光体均为磷光发光材质，蓝色发光层为荧光发光材质。
表1
材质 HOMO(eV) LUMO(eV) 电子迁移率
DPVBi -5.9 -2.8
BALq -5.57 -2.58 3.1X 10-5
TcTa -5.7 -2.4
TPBi -6.2 -2.7 4.1X 10-5
PGH06 -6.1 -2.6 1.1X 10-4
表1为图1的有机发光二极管结构的蓝色发光层材质与绿色发光层材质的数据说明。在上述实施例中，蓝色发光层的主体材料为DPVBi，其对应的最高占有分子轨域(HighestOccupiedMolecularOrbits，HOMO)为-5.9eV，最低未占据分子轨域(LowestUnoccupiedMolecularOrbital，LUMO)为-2.8eV。绿色发光层的主体材料为BAlq与PGH06混合堆叠而成，其对应的最高占有分子轨域分别为-5.57eV和-6.1eV，最低未占据分子轨域分别为-2.58eV和-2.6eV。由此可知，绿色发光层中的第一发光体和第二发光体各自的最低未占据分子轨域(即，-2.58eV、-2.6eV)均大于蓝色发光层的最低未占据分子轨域(即，-2.8eV)。本领域的技术人员应当理解，在其它实施例中，亦可选择其它的发光体材质，使得绿色发光层中的第一发光体和第二发光体各自的最低未占据分子轨域等于蓝色发光层的最低未占据分子轨域。
另外，从表1也可看出，绿色发光层中的第一发光体和第二发光体，就电子迁移率来说，其中的一个小于10-4cm2/V·s(3.1X10-5)，另一个大于10-4cm2/V·s(1.1X10-4)。
图2A至图2C示出现有技术中的不同有机发光二极管的结构示意图。图2D示出图1的有机发光二极管结构的一示意性实施例。表2示出图2A、图2B、图2C和图2D各自的有机发光二极管结构的部分参数的比较数据。其中，图2A、图2B和图2C分别对应于表2的结构A、结构B和结构C，图2D对应于本发明的有机发光二极管的一示意性实施例。
在图2A中，OLED结构包括一阴极200、一电子传输层202、一发光层204、一空穴传输层/空穴注入层206和一阳极208。图2B与图2A不同之处是在于，OLED结构对发光层进行了改进，其包括电子传输材料与空穴传输材料组合成的绿色发光层210以及蓝色发光层212。在图2C中，绿色发光层214为单一的电子传输材料。在图2D中，本发明的OLED结构于绿色发光层采用不同电子迁移率的两种电子传输材料作为绿光主发光体，即，图1的第一主发光体和第二主发光体。
表2
结构A 结构B 结构C 本发明
R/G/B电压(V) 4.5/4.0/5.1 5.2/4.0/6.0 4.5/3.9/5.2 4.8/4.1/5.2
R/G/B效率(cd/A) 40/80/4.4 38/80/2.9 40/85/4.7 51/89/4.9
面板功率(mW) 1427 2031 1373 1259
R/G/B寿命(小时) 250/400/56 220/400/12 250/50/100 400/400/400
FMM使用次数 7 4 4 4
从表2可以看出，采用本发明的OLED结构之后，R/G/B电压分别为4.8V、4.0V和5.2V。R/G/B的发光效率也得到了一定程度的改善，分别为51cd/A、89cd/A和4.9cd/A。此外，对于面板功率消耗来说，本发明的OLED结构的功耗最少，为1259mW，相对于结构A、结构B和结构C分别降低了12％、54％、8％。再者，本发明的OLED结构中，R/G/B发光元件的使用寿命可分别达到400小时、400小时和100小时，相比于结构A、结构B和结构C均有明显改善。
采用本发明的有机发光二极管结构，其依次包括阴极、电子传输层、复合式绿色发光层、蓝色发光层和红色发光层、空穴注入层/空穴传输层和阳极，电子传输层位于阴极的下方，复合式绿色发光层包括第一发光体和第二发光体，用来出射绿色光线，蓝色发光层和红色发光层位于复合式绿色发光层的下方，分别出射蓝色光线和红色光线，空穴注入层/空穴传输层位于蓝色发光层的下方，阳极位于空穴注入层的下方。第一发光体和第二发光体均为电子传输材料且具有不同的电子迁移率。相比于现有技术，本发明在绿光共发光层结构使用电子与电子类型的主发光体搭配，并且两种绿光主发光体的LUMO等于或高于蓝光主发光体的LUMO，如此一来，本发明可达到高传输效果给予其它光色元件良好的电子注入，并且保持绿光发光元件的使用寿命。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种有机发光二极管结构，其特征在于，所述有机发光二极管结构包括：
一阴极；
一电子传输层，位于所述阴极的下方；
一复合式绿色发光层，包括一第一发光体和一第二发光体，所述复合式绿色发光层位于所述电子传输层的下方，用以出射绿色光线；
一蓝色发光层和一红色发光层，位于所述复合式绿色发光层的下方，用以分别出射蓝色光线和红色光线；
一空穴注入层/空穴传输层，位于所述蓝色发光层的下方；以及
一阳极，位于所述空穴注入层的下方，
其中，所述第一发光体和所述第二发光体均为电子传输材料，且具有不同的电子迁移率。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管结构，其特征在于，所述第一发光体的电子迁移率大于10-4cm2/V·s，所述第二发光体的电子迁移率小于10-4cm2/V·s。
3.根据权利要求1所述的有机发光二极管结构，其特征在于，所述第一发光体的电子迁移率小于10-4cm2/V·s，所述第二发光体的电子迁移率大于10-4cm2/V·s。
4.根据权利要求1所述的有机发光二极管结构，其特征在于，所述第一发光体和所述第二发光体各自的最低未占据分子轨域等于所述蓝色发光层的最低未占据分子轨域。
5.根据权利要求1所述的有机发光二极管结构，其特征在于，所述第一发光体和所述第二发光体各自的最低未占据分子轨域高于所述蓝色发光层的最低未占据分子轨域。
6.根据权利要求1所述的有机发光二极管结构，其特征在于，所述绿色发光层为磷光发光材质，以及所述蓝色发光层为荧光发光材质。
7.根据权利要求1所述的有机发光二极管结构，其特征在于，所述有机发光二极管结构采用4次精细金属遮罩制作而成。
8.根据权利要求1所述的有机发光二极管结构，其特征在于，所述蓝色发光层的主体材料为DPVBi，所述绿色发光层的主体材料为BAlq与PGH06混合堆叠而成。
9.根据权利要求1所述的有机发光二极管结构，其特征在于，所述有机发光二极管结构适用于一主动矩阵有机发光二极管面板。
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