CN107665956A - 有机发光装置和使用有机发光装置的有机发光显示器 - Google Patents

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Abstract

公开了有机发光装置和使用有机发光装置的有机发光显示器。有机发光装置包括交替堆叠的两对或更多对由单一材料形成的空穴注入层和由单一材料形成的空穴传输层，由此实现驱动电压的降低以及效率和寿命的提高。

Description

有机发光装置和使用有机发光装置的有机发光显示器
技术领域
本发明涉及有机发光装置，更具体地，涉及改变阳极周围的构造以便促进阳极处的空穴注入的有机发光装置和使用该有机发光装置的有机发光显示器。
背景技术
随着信息时代的到来，视觉表达电气信息信号的显示器领域快速发展，并且为了满足这种趋势，已经研究出具有优秀性能(诸如厚度薄、重量轻以及功耗低)的各种平板显示装置，作为传统阴极射线管(CRT)的替代。
作为平板显示装置的代表性示例，存在液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)、场发射显示器(FED)以及有机发光二极管(OLED)显示器等。
其中，有机发光二极管显示器不需要单独的光源，并且已经被认为是在实现装置的紧凑性与良好颜色再现方面具有竞争力的应用。
有机发光二极管显示器在子像素中包括自发光元件(诸如有机发光装置)，并且各子像素通过有机发光装置的操作显示图像。另外，有机发光装置可以用作照明设备以及显示器中的自发光元件，因此，近来有机发光装置在照明领域中的发展被聚焦。此外，有机发光装置不需要单独的光源单元，并且可以容易地用于柔性显示装置或透明显示装置中。
有机发光装置包括阳极与阴极之间的有机发光层。来自阳极和阴极的空穴和电子被注入到有机发光层中，并且在有机发光层中彼此复合，因此生成激子。当所生成的激子从激发态变为基态时，有机发光装置发光。
然而，在一般的有机发光装置中，来自阳极的空穴未充足地注入到相邻的空穴传输层中，因此有机发光装置的驱动电压可能较高，或者有机发光装置的效率可能被降低，并且留在有机发光装置中的阳极与相邻空穴传输层之间的界面处的空穴引起空穴传输层的劣化，因此可能减少有机发光装置的寿命。
发明内容
因此，本发明致力于基本消除由于相关技术的限制和缺点引起的一个或更多个问题的有机发光装置和使用该有机发光装置的有机发光显示器。
本发明的目的是提供改变邻近阳极的有机层的构造以便提高空穴注入效率并增加寿命的有机发光装置和使用该有机发光装置的有机发光显示器。
本发明另外的优点、目的以及特征将部分在以下描述中阐述，并且部分将在以下的审查时对本领域普通技术人员显而易见，或者可以从本发明的实践了解。本发明的目标和其他优点可以由在这里的书面描述和权利要求及其附图中特别指出的结构来实现并达到。
为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如这里具体实施且广泛描述的，一种有机发光装置包括：被布置为彼此相对的阳极和阴极；有机发光层，该有机发光层设置在阳极与阴极之间；以及空穴传输单元，该空穴传输单元设置在阳极与有机发光层之间，并且包括两对或更多对由单一空穴注入材料形成的空穴注入层和由单一空穴传输材料形成的空穴传输层，空穴注入层和空穴传输层交替布置。
空穴注入层的LUMO能级可以低于或等于空穴传输层的HOMO能级。
空穴注入层的LUMO能级可以比空穴传输层的HOMO能级低0.01eV至1.00eV。
空穴注入材料可以是以下材料中的任意一个：7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(7,7,8,8-tetracyano-2,3,5,6-tetrafluoroquinodimethane)(F4TCNQ)、氟取代的3,4,9,10-苝四甲酸二酐(fluorine-substituted 3,4,9,10-perylentetracarboxilicdianhydride)(PTCDA)、氰基取代的PTCDA、1,4,5,8-萘四甲酸二酐(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxilic dianhydride)(NTCDA)、六腈六氮杂三亚苯基(hexanitrilehexaazatriphenylene)(HAT)以及六氮杂三亚苯基六甲腈(hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile)(HAT-CN)、或它们的衍生物。
空穴传输材料可以是以下材料中的任意一个：N,N’-二苯基-N,N’-二(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺((N,N’-bis-(1-naphthalenyl)-N,N’-bis-phenyl-(1,1’biphenyl)-4,4’-diamine)NPB，也被称为N,N’-二(萘-1-基)-N,N’-二(苯基)对二氨基联苯(N,N’-bis(naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)benzidine)(NPD))、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基联苯胺(N,N′-bis(3-methylphenyl)-N,N′-diphenylbenzidine)(TPD)、s-TAD以及4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(4,4’,4”-tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)(MTDATA)、或它们的衍生物。
空穴注入层的厚度可以小于空穴传输层的厚度，空穴注入层的厚度可以为至并且空穴传输单元的总厚度可以为至
在本发明的另一方面中，一种有机发光装置包括：被布置为彼此相对的阳极和阴极；电荷生成层，该电荷生成层位于阳极与阴极之间，以便划分设置在阳极与阴极之间的两个或更多个叠层；有机发光层，这些有机发光层分别设置在两个或更多个叠层中；以及分别设置在两个或更多个叠层中的空穴传输单元，这些空穴传输单元中接触阳极或电荷生成层并且包括两对或更多对由单一空穴注入材料形成的空穴注入层和由单一空穴传输材料形成的空穴传输层，空穴注入层和空穴传输层交替布置。
空穴注入层的LUMO能级可以低于或等于空穴传输层的HOMO能级。
本发明的上述有机发光装置可以连接到基板上的薄膜晶体管，并且设置在各个子像素中，因此能够应用于有机发光显示器。
应理解，本发明的前面一般描述和以下详细描述是示例性和说明性的，并且旨在提供如权利要求保护的本发明的其它说明。
附图说明
被包括以提供本发明的进一步理解并被并入且构成本申请的一部分的附图例示了本发明的(一个或更多个)实施方式，并且连同说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中：
图1是例示了根据本发明的一个实施方式的有机发光装置的截面图；
图2是例示了根据本发明的一个实施方式的、阳极上的空穴传输单元的截面图；
图3是例示了根据本发明的另一个实施方式的、阳极上的空穴传输单元的截面图；
图4是根据本发明的空穴传输单元的空穴注入层和空穴传输层的能带图；
图5是例示了根据本发明的另一个实施方式的有机发光装置的截面图；
图6是比较性地示出了比较性示例1的有机发光装置和比较性示例2的有机发光装置的寿命的曲线图，在比较性示例1中，空穴传输单元包括由彼此混合的空穴传输材料和空穴注入材料形成的层，在比较性示例2中，空穴传输单元包括一对由单一材料形成的空穴注入层和由单一材料形成的空穴传输层；
图7是比较性地示出了比较性示例2的有机发光装置和根据本发明的实施方式的有机发光装置的寿命的曲线图；
图8是比较性地示出了实验性示例的有机发光装置的寿命的曲线图，在实验性示例中，使用相同的空穴注入材料和不同的空穴传输材料；
图9是例示了制造根据本发明的有机发光装置的空穴传输单元的方法的视图；以及
图10是例示了根据本发明的有机发光显示器的截面图。
具体实施方式
现在将对本发明的优选实施方式详细地进行参照，附图中例示了本发明的示例。然而，本发明的公开不限于其中阐述的实施方式，并且可以以各种方式进行修改。然而，应理解，并不意图将本发明限于所公开的特定形式，而是相反，本发明覆盖落入由权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物以及替代物。
附图中为描述本发明的实施方式而例示的形状、尺寸、比率、角度、数量等是示例性的，因此不限于附图。在附图中，即使在不同的附图中描绘相同或类似的元件，它们也由相同的附图标记来标示。在本发明的以下描述中，对本文包含的已知功能和构造的详细描述在可能使得本发明的主题变得不清楚时将被省略。在实施方式的以下描述中，除非特别说明，术语“包括”、“具有”、“由……构成”等将被解释为指示其他元件的存在，并且不排除对应元件的存在。另外，除非特别说明，当陈述单数元件时，元件可以以复数个来提供。
除非特别说明，在解释本发明的实施方式所包括的元件时，元件将被解释为具有误差范围。
将理解，除非使用术语“刚好”或“直接”，否则当描述两个元件之间的位置关系时(例如，当元件被称为在另一个元件“上”、“上方”、“下”或“旁边”时)，还可以在这两个元件之间存在中间元件。
另外，将理解，除非使用术语“刚好”或“直接”，否则当描述事件之间的时间关系时(例如，当描述诸如“在……之后”、“继……之后”、“接着”或“在……之前”之类的时间顺序时)，事件可以不为连续的。
将理解，虽然术语“第一”、“第二”等在本文可以用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。因此，在实施方式的以下描述中，除非特别说明，由术语“第一”修饰的元件可以与由术语“第二”修饰的元件相同。
本发明的实施方式的各特性可以部分或全体组合或混合，或者技术地互锁并驱动，并且实施方式可以关于彼此独立执行或一起执行。
在本发明的以下描述中，除非层的最低未占分子轨道(LUMO)能级和最高占据分子轨道(HOMO)能级指代掺杂对应层的掺杂剂材料的LUMO能级和HOMO能级，否则层的最低未占分子轨道(LUMO)能级和最高占据分子轨道(HOMO)能级意指构成对应层的主要重量比的材料的LUMO能级和HOMO能级。
在本发明的以下描述中，HOMO能级可以为借助循环伏安法(CV)测量的能级，在CV中，能级根据到具有已知电位值的参考电极的相对电位值来确定。例如，材料的HOMO能级可以使用具有已知氧化电位值和还原电位值的二茂铁来测量。
在本发明的以下描述中，术语“掺杂的”意指具有与占据层的主要重量比的材料不同特性的材料(例如，具有不同特性的材料为N型或P型材料或有机材料和无机材料)以小于10％的重量比加到占据层的主要重量比的材料。换言之，“掺杂的”层意指其中主材料和掺杂剂材料可以考虑到其重量比进行区分的层。另外，术语“未掺杂的”意指除了对应于术语“掺杂的”的情况之外的所有情况。例如，如果层由单一材料形成或由具有类似特性的材料的混合物形成，则层可以为未掺杂层。例如，如果形成层的材料中的至少一种材料为P型且形成该层的所有材料都是非N型，则层可以为未掺杂层。例如，如果形成层的材料中的至少一种材料为有机材料且形成层的所有材料都是非无机材料，则层可以为未掺杂层。例如，如果形成层的所有材料为有机材料且形成层的材料中的至少一种材料为N型且材料中的至少另一种材料为P型，则当N型材料具有小于10％的重量比或P型材料具有小于10％的重量比时，层为掺杂层。
在本发明的以下描述中，通过将(1)反映发光材料(诸如被包括在有机发光层中的掺杂剂材料或主材料)的本征特性的光致发光(PL)谱乘以(2)由有机发光装置的结构和光学特性(包括有机层(诸如电子传输层)的厚度)确定的外耦合发射谱曲线来计算电致发光(EL)谱。
在本发明的以下描述中，叠层(stack)意指包括空穴传输层的单元结构，或者包括空穴传输层以及布置在空穴传输层与电子传输层之间的有机发光层的有机层。有机层还可以包括空穴注入层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子注入层等，并且叠层还可以根据有机发光装置的结构和设计而包括其他有机层。
图1是例示了根据本发明的一个实施方式的有机发光装置的截面图。
如图1示例性示出的，根据本发明的该实施方式的有机发光装置包括：被布置为彼此相对的阳极10和阴极60；有机发光层30，该有机发光层设置在阳极10与阴极60之间；以及空穴传输单元200，该空穴传输单元设置在阳极10与有机发光层30之间，并且包括两对或更多对由单一空穴注入材料形成的空穴注入层210a、210b......和由单一空穴传输材料形成的空穴传输层220a、220b......，空穴注入层和空穴传输层交替布置。
另外，如该附图示例性示出的，还可以在有机发光层30与阴极60之间设置电子传输层40和电子注入层50。然而，本公开不限于此，并且根据需要，电子传输层40和电子注入层50可以被设置为一层，或者有机发光层30可以包括电子传输材料，因此，有机发光层30和电子传输层40可以被设置为一层而中间没有界面。
在空穴传输单元200中，空穴注入材料具有优秀的电子亲和性，因此减少在阳极10与邻近阳极10的空穴注入层210之间的界面处的势垒，以促进空穴的注入。
例如，空穴注入材料是可以以下材料中的任意一个：7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(F4TCNQ)、氟取代的3,4,9,10-苝四甲酸二酐(PTCDA)、氰基取代的PTCDA、1,4,5,8-萘四甲酸二酐(NTCDA)、六腈六氮杂三亚苯基(HAT)以及六氮杂三亚苯基六甲腈(HAT-CN)，或它们的衍生物。
另外，空穴传输材料可以为在有机层中具有优秀空穴传输性且因此具有高空穴迁移率的材料。
例如，空穴传输材料可以是以下材料中的任意一个：N,N’-二苯基-N,N’-二(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(NPB，也被称为N,N’-二(萘-1-基)-N,N’-二(苯基)对二氨基联苯(NPD))、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基联苯胺(TPD)、s-TAD以及4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(MTDATA)，或它们的衍生物。
图2是例示了根据本发明的一个实施方式的、阳极上的空穴传输单元的截面图，并且图3是例示了根据本发明的另一个实施方式的、阳极上的空穴传输单元的截面图。图4是根据本发明的空穴传输单元的空穴注入层和空穴传输层的能带图。
在本发明的有机发光装置中，如图2和图3示例性示出的空穴传输单元200包括分别由单一空穴注入材料形成的空穴注入层210a、210b......和分别由单一空穴传输材料形成的空穴传输层220a、220b......的原因是借助实验确认：在空穴传输层掺杂有作为掺杂剂材料的空穴注入材料时，空穴传输单元200的性能被降低。即，本发明的有机发光装置包括空穴传输单元200，该空穴传输单元包括通过将具有不同能带隙的不同种类的材料沉积为不同层而形成的多个层，由此防止由于混合不同材料而引起的性能降低。
例如，如果使用空穴注入材料与已知空穴传输层混合的方法，则空穴注入材料与空穴传输层中的材料组合，改变空穴传输层的总体物理特性，或者阻塞空穴传输层的空穴的传输，因此充当在空穴向有机发光层移动时的势垒。这里，估计观察到性能劣化。稍后将参照附图描述这种实验性细节。
在本发明的有机发光装置中，如图1示例性示出的，空穴传输单元200的最下部分接触阳极10，并且空穴传输单元200的最上部分接触有机发光层30。在一些情况下，还可以在空穴传输单元200的上部与有机发光层30之间设置控制被发送到有机发光层30的空穴的传输速度的电子阻挡层或空穴控制层。
另外，在本发明的有机发光装置中，交替布置的两对或更多对分别由单一空穴注入材料形成的空穴注入层210a、210b......和分别由单一空穴传输材料形成的空穴传输层220a、220b......的布置意指空穴传输单元200包括顺序沉积在阳极10上的至少四层(即，空穴注入层210a、空穴传输层220a、空穴注入层210b以及空穴传输层220b)(如图2示例性所示)，并且还可以包括空穴传输层220b上的另一空穴注入层210c和另一空穴传输层220c(如图3示例性所示)。空穴传输单元200的空穴注入层210a、210b......和空穴传输层220a、220b......中的每一个通过沉积单一材料来形成，并且在邻近的层之间形成界面。
在本发明的有机发光装置中，空穴注入层210a、210b......的厚度小于空穴传输层220a、220b......的厚度，并且在空穴注入层210a、210b......中，接触阳极10的第一空穴注入层210a可以具有最大的厚度。这一点的原因是接触阳极10的第一空穴注入层210a具有阳极10与有机层的最大界面势垒。空穴注入层210a应具有指定的厚度，使得空穴可以经由势垒进入空穴传输单元200。空穴注入层210a、210b......具有大约至的厚度，并且其中，第一空穴注入层210a可以具有大约至的厚度。
虽然空穴传输单元200包括多对空穴注入层210a、210b......和空穴传输层220a、220b......，但空穴传输单元200并非无限地沉积。即，空穴传输单元200用来设置在其上形成的有机发光层30的位置，因此，空穴传输单元200的总厚度在至的范围内。如果分别布置在有机发光显示器的子像素中的有机发光装置发出不同颜色的光，则各子像素中的有机发光装置的空穴传输单元200可以具有不同的厚度。即，可以根据对应于光的波长的共振周期将空穴传输单元200的厚度确定为使得从有机发光层30发出的光的强度是最大的。
另外，空穴传输单元200具有向有机发光层30发送空穴的正向功能，使得空穴与从阴极60发送的电子复合以生成激子并然后发光。为此，空穴传输层220a、220b......占据空穴传输单元200的总厚度的大部分(即，空穴传输单元200总厚度的大约70％至99％)。即，在空穴传输单元200中，空穴传输层220a、220b......比空穴注入层210a、210b......厚。
这里，如图4示例性示出的，空穴传输单元200的空穴注入层210的最低未占分子轨道(LUMO)能级可以等于或低于空穴传输层220的最高占据分子轨道(HOMO)能级。更具体地，空穴注入层210的HOMO-LUMO带隙可以与空穴传输层220的HOMO-LUMO带隙隔开甚至一小距离。空穴注入层210的LUMO能级可以比空穴传输层220的HOMO能级低0.01eV至1.00eV。
存在空穴传输单元200的空穴注入层210与空穴传输层220之间的能带隙的大差异的原因是使得具有更低LUMO能级的空穴注入层210引发生成电荷的功能。即，具有相对较高HOMO能级的空穴传输层220中的电子跃迁至具有低LUMO能级的相邻空穴注入层210，从其去除电子的、空穴传输层220内的位置被空穴填充，因此，空穴传输单元200具有空穴传输特性。这里，空穴注入层210的LUMO能级低于相邻空穴传输层220的HOMO能级，由此电子可以容易地进入空穴注入层210，并且可以在具有更低LUMO能级的空穴注入层210内捕获电子。
HOMO能级和LUMO能级具有负值，并且空穴注入层210a、210b......的LUMO能级低于空穴传输层220a、220b......的HOMO能级意指空穴注入层210a、210b......的LUMO能级的绝对值大于空穴传输层220a、220b......的HOMO能级的绝对值，并且空穴传输层220和空穴注入层210的能带隙如图4示例性示出的不重叠且彼此分离。这里，分离差异不超过1eV。这一点的原因是所有有机材料中的每一种具有比LUMO能级更低的HOMO能级，因此难以合成用于具有比空穴传输层220的HOMO能级低不止1eV的LUMO能级的空穴注入层210的材料，并且难以保证材料稳定性。
上述空穴传输单元200可以应用于具有单元结构的上述有机发光装置，并且接触阳极。在其它实施例中，上述空穴传输单元200也可应用于具有多个叠层的结构的有机发光装置并且可以接触具有多个叠层的结构中的阳极或电荷生成层。
图5是例示了根据本发明的另一个实施方式的有机发光装置的截面图。
即，如图5示例性示出的，根据本发明的该实施方式的有机发光装置具有包括多个叠层的结构。更详细地，有机发光装置包括设置在阳极10与阴极60之间的至少一个电荷生成层300、以及设置在阳极10和阴极60与电荷生成层300之间的叠层400和500。
如果设置多个电荷生成层300，则还可以在电荷生成层300之间设置另一个叠层。
另外，各叠层400和500包括空穴传输单元200、有机发光层410和510(分别示出为图5中的EML1和EML2)、以及电子传输层420和520(分别示出为图5中的CML1和CML2)。空穴传输单元200具有与根据前述实施方式的上述空穴传输单元200相同的构造和物理特性。
电荷生成层300可以接触下叠层400的电子传输层420。这里，如果电荷生成层300通过堆叠n型和p型电荷生成层来形成，则n型电荷生成层可以直接接触电子传输层420，并且p型电荷生成层可以接触上叠层500的空穴传输单元200。
根据环境需要，电荷生成层300可以为单一n型电荷生成层，在这种情况下，空穴传输单元200可以具有p型电荷生成层的功能。
图6是比较性地示出了比较性示例1的有机发光装置和比较性示例2的有机发光装置的寿命的曲线图，在比较性示例1中，空穴传输单元包括由彼此混合的空穴传输材料和空穴注入材料形成的层，在比较性示例2中，空穴传输单元包括一对由单一材料形成的空穴注入层和由单一材料形成的空穴传输层，并且图7是比较性地示出了比较性示例2的有机发光装置和根据本发明的实施方式的有机发光装置的寿命的曲线图。
参照图6和图7以及下面的表1和表2，在比较性示例1(①)中，与根据本发明的空穴传输单元200相比，3％重量的空穴注入材料与空穴传输材料混合，并且在比较性示例2(②)中，借助沉积设置一对空穴注入层和空穴传输层。
另外，实验性示例3(③)和实验性示例4(④)涉及图2所示的本发明的实施方式，在该实施方式中，借助沉积交替地布置两对由单一材料形成的空穴注入层和由单一材料形成的空穴传输层。假设一对空穴注入层和空穴传输层的总厚度是则在实验性示例3中，空穴注入层具有的厚度，空穴传输层具有的厚度，并且在实验性示例4中，空穴注入层具有的厚度，并且空穴传输层具有的厚度。
另外，实验性示例5(⑤)涉及图3所示的本发明的实施方式，在该实施方式中，借助沉积交替地布置三对由单一材料形成的空穴注入层和由单一材料形成的空穴传输层。在这种情况下，空穴注入层具有的厚度，并且空穴传输层具有的厚度。
在比较性示例和实验性示例中，在空穴传输层或空穴传输单元的总厚度在至范围内的状态下进行实验。这种状态用来满足在其上放置空穴传输层或空穴传输单元的有机发光层的共振条件。
【表1】
【表2】
驱动电压(V) 效率(％) CIEx CIEy
① 9.0 40 0.131 0.080
② 7.3 100 0.131 0.075
③ 7.9 118 0.131 0.076
④ 7.5 110 0.133 0.072
⑤ 7.9 111 0.127 0.092
表1表示各比较性示例和实验性示例的厚度状况，并且表2以及图6和图7表示其实验结果。
如表2陈述的，如果空穴传输层在比较性示例1中掺杂有空穴注入材料，则驱动电压上升至9.0V，比实验性示例3至5(图2和图3中所示的实施方式，下文分别称作第一实施方式和第二实施方式)以及比较性示例2的驱动电压升高15％至25％。因此，可以确认：与分层结构相比，掺杂结构的驱动电压升高。
另外，假设比较性示例2的效率是100％，则通过将所测量的亮度特性到电流的比Cd/A的数据与示例2的数据相比较来获取比较性示例1和实验性示例3、4以及5的效率。如果具有包括一对空穴注入层和空穴传输层的分层结构的比较性示例2的效率是100％，则本发明的第一和第二实施方式的效率被提高至110％或更多，因此，可以确认：当交替堆叠两对或更多对空穴注入层和空穴传输层时，效率被提高。即，这意指在相同的电流状况下，与比较性示例2的亮度值相比，本发明的第一和第二实施方式具有增强10％或更多的亮度值，因此，可以确认：两对或更多对由单一空穴注入材料形成的空穴注入层和由单一空穴传输材料形成的空穴传输层的交替布置是有效的。
另外，在表2中，可以确认：比较性示例1和2以及本发明的第一和第二实施方式的CIEx和CIEy值大体相等或类似，并且这意味着如果相同发光层应用于比较性示例1和2以及本发明的第一和第二实施方式，则在各状况下可以有近似等效的颜色表达。
表2表示本发明的有机发光装置与比较性示例1相比具有显著较低的驱动电压，并且与比较性示例1和2相比具有提高的效率。另外，借助比较性示例2与本发明的第一和第二实施方式之间的比较，比较性示例2的驱动电压比本发明的第一和第二实施方式的驱动电压降低的更多，但比较性示例2的效率比本发明的第一和第二实施方式的效率低10％或更多，因此，如果实施相同的效率，则比较性示例2的驱动电压大幅高于本发明的第一和第二实施方式的驱动电压。另外，参照图6和图7，当应用本发明的实施方式时，与比较性示例相比，本发明的有机发光装置可以具有优秀的寿命。
在图6和图7中，测量有机发光装置的寿命，直到亮度从初始阶段的100％降至97％(即，降低大约3％)为止。
如图6示例性示出的，可以确认：包括一对空穴注入层和空穴传输层的比较性示例2的有机发光装置的寿命被延长为包括掺杂空穴传输层的比较性示例1的有机发光装置的寿命的10倍或更多倍，并且如图7示例性示出的，可以确认：本发明的第一和第二实施方式的有机发光装置的寿命被延长为比较性示例2的有机发光装置的寿命的1.4至1.9倍。
借助图6的实验，可以确认：与包括交替堆叠的、由空穴注入材料形成的空穴注入层和由空穴传输材料形成的空穴传输层的有机发光装置相比，由包括掺杂有掺杂剂材料的空穴传输层的有机发光装置的寿命被显著缩短。
本发明的发明人已经考虑缩短掺杂结构(比较性示例1)的寿命的原因。掺杂剂材料仅被添加为辅助空穴传输层中电荷的生成，但存在于空穴传输层中的掺杂剂材料降低空穴传输层的化学稳定性，与空穴传输材料直接反应，不履行电荷生成功能，并且引起空穴传输材料的故障。
从这种寿命差异的观点来看，本发明被提供为发现单一空穴注入材料和单一空穴传输材料的分层结构的效果，具体被提供为推断出以下结构：堆叠两对或更多对由单一材料形成的空穴注入层和由单一材料形成的空穴传输层，以便与比较性示例2相比具有提高的寿命。即，如果应用包括各由单一材料形成的层的分层结构，则相邻层的材料除了其间的界面处之外不影响相对的层，因此，可以获取层的内部化学稳定性，可以维持各层的化学稳定性，因此该结构可被长时间驱动。
在表1和表2以及图7中，被堆叠为多对的单一空穴注入材料与单一空穴传输材料之间的厚度差异引起实验性示例3至5之间的效果差异。
在寿命方面，当交替堆叠两对由单一材料形成的空穴注入层和由单一材料形成的空穴传输层(并且特别地，空穴注入层具有的厚度且空穴传输层具有的厚度)时，获取最长的寿命。可以确认：有机发光装置的寿命以实验性示例4、实验性示例3以及实验性示例5的顺序降低。通常，在空穴传输层掺杂有作为掺杂剂材料的空穴注入材料的结构中，少量的空穴注入材料(即，5％重量或更少的空穴注入材料)被注入到空穴传输层中，空穴注入材料的注入深度被限于或更小，因此，被空穴注入材料占据的厚度与空穴传输层的总厚度相比非常小，但上述实验指示在本发明的有机发光装置的空穴传输单元的各对空穴注入层和空穴传输层中，空穴注入层应保证至的指定厚度，以便实现正常操作。即，如果一个空穴注入层和一个空穴传输层被设置为一对，则空穴注入层与空穴传输层的比例为1:10至1:5，因此，与比较性示例1相比，可以增大空穴注入层与本发明的整体空穴传输单元的比例，以便实现各空穴注入层的正常操作。
另外，空穴传输单元的空穴注入层和空穴传输层的厚度布置可影响空穴传输速度，由此控制发光区域的宽度。即，如果设置两对或更多对由单一材料形成的空穴注入层和由单一材料形成的空穴传输层，则与比较性示例2相比，可以显著提高有机发光装置的效率和寿命这两者。
图8是比较性地示出了实验性示例的有机发光装置的寿命的曲线图，在实验性示例中，使用相同的空穴注入材料和不同的空穴传输材料。
在图8的实验性示例中，如下面的表3中陈述的测量包括由具有不同HOMO能级的空穴传输材料A至E形成的空穴传输层的、图1所示的有机发光装置的寿命。
在这种情况下，接触空穴传输层的空穴注入层由具有-5.46eV的LUMO能级和-9eV的HOMO能级的相同材料来形成。
【表3】
空穴传输材料 驱动电压(V) HOMO(eV) LUMO(eV)
A 7.2 -5.23 -2.17
B 7.3 -5.36 -2.26
C 7.2 -5.4 -2.4
D 7.8 -5.52 -2.52
E 8.0 -5.61 -2.51
参照图8，可以确认：如果空穴传输材料(诸如空穴传输材料D至E)的HOMO能级低于空穴注入材料的LUMO能级(-5.46eV)(在这种情况下，存在空穴注入层与空穴传输层之间的能带隙的重叠部分)，则与如果空穴传输材料(诸如空穴传输材料A、B或C)的HOMO能级高于空穴注入材料的LUMO能级(-5.46eV)(在这种情况下，空穴注入层与空穴传输层的能带隙被彼此隔开)相比，有机发光装置的寿命被显著缩短。
另外，借助表3可以确认：如果空穴传输材料(诸如空穴传输材料D或E)的HOMO能级低于空穴注入材料的LUMO能级(-5.46eV)(在这种情况下，存在空穴注入层与空穴传输层之间的能带隙的重叠部分)，则有机发光装置的驱动电压(7.8V或8.0V)比在空穴传输材料(诸如空穴传输材料A、B或C)的HOMO能级高于空穴注入材料的LUMO能级(-5.46eV)(在这种情况下，空穴注入层与空穴传输层的能带隙被彼此隔开)时高10％或更多。即，本发明的有机发光装置的空穴传输单元(在该空穴传输单元中，堆叠两对或更多对由单一材料形成的空穴注入层和由单一材料形成的空穴传输层，并且空穴注入层和空穴传输层的能带隙彼此隔开)与空穴注入层和空穴传输层的能带隙彼此重叠的结构相比具有驱动电压降低效应。
即，作为本发明的有机发光装置，如果堆叠两对或更多对由单一材料形成的空穴注入层和由单一材料形成的空穴传输层，并且空穴注入层和空穴传输层的能带隙彼此隔开，则可以预期到驱动电压的降低、效率的提高以及寿命的显著提高。在该附图中，横轴的层次表示100小时，并且将空穴传输材料A至C用于形成空穴传输层与将空穴传输材料D和E用于形成空穴传输层相比，引起大约2倍或更多的寿命延长效果。
上述实验性示例的空穴传输层的HOMO能级和空穴注入层的LUMO能级不限于表3，并且如果空穴注入层210的LUMO能级等于或低于空穴传输层220的HOMO能级，则如上所述预期到驱动电压的减小、效率的提高以及寿命的显著提高。
图9是例示了制造根据本发明的有机发光装置的空穴传输单元的方法的视图。
首先，以以下顺序执行制造根据本发明的空穴传输单元的方法。
制备包括各子像素的阳极10的基板700，然后将基板布置为使得阳极10面向空穴传输单元供给室600。
这里，空穴传输单元供给室600设置有空穴注入材料供给源610和空穴传输材料供给源620。
其后，空穴注入材料供给源610和空穴传输材料供给源620向基板700顺序供给对应的材料，从而形成空穴注入层210和空穴传输层220。通过重复这种过程，形成两对或更多对空穴注入层210和空穴传输层220，从而制造空穴传输单元200。
在制造空穴传输单元200的这种过程中，在改变基板700的扫描方向的同时重复使用空穴传输材料供给源620。
基板700用于有机发光显示器中，在这种情况下，可以包括连接到各个子像素的第一电极10的下表面的薄膜晶体管。不限制薄膜晶体管的形成方法，薄膜晶体管可以包括栅极、有源层、源极以及漏极，并且源极或漏极可以连接到第一电极。另外，有源层可以包括非晶硅层、多晶硅层、包括非晶硅层和多晶硅层的双层、包括非晶硅层和多晶硅层的多层或氧化膜半导体，或者可以被变为各种类型。
在空穴传输层掺杂有作为掺杂剂材料的空穴注入材料的传统结构中，难以适当分散少量的掺杂剂材料并难以在过程中量化掺杂剂材料的分散，因此，由于空穴传输层内掺杂剂材料的非均匀分布而难以实现空穴传输层的均匀性能。然而，如上所述，根据本发明的有机发光装置的空穴传输层具有由单一材料形成的空穴传输层和由单一材料形成的空穴注入层的分层结构，因此可以解决由于掺杂剂材料量化的困难而引起的上述问题。
根据本发明的有机发光装置可以应用于各子像素，因此可以应用于有机发光显示器。
图10是例示了根据本发明的有机发光显示器的截面图。
如图10示例性示出的，根据本发明的有机发光显示器包括基板100，该基板包括多个子像素；各子像素的薄膜晶体管(TFT)，这些薄膜晶体管设置在基板100上；以及有机发光装置(OLED)，该OLED具有阳极10和阴极60。这里，各有机发光装置的阳极10或阴极60连接到各TFT。虽然图10例示了一个子像素，但具有相同形状的子像素实质上被布置为基板100上的矩阵。
这里，薄膜晶体管包括栅极101，该栅极设置在基板100上的指定区域中；栅极绝缘膜102，该栅极绝缘膜形成在基板100上，以便覆盖栅极101；半导体层103，该半导体层形成在栅极绝缘膜102上，以便对应于栅极101；以及源极104a和漏极104b，该源极和漏极形成在半导体层103的两侧处。
另外，顺序设置无机保护膜105和有机保护膜106，以覆盖源极104a和漏极104b，并且阳极10或阴极60经由被形成穿过有机保护膜106和无机保护膜105以露出漏极104b的一部分的接触孔1060连接到漏极104b。
例如，如果阳极10连接到漏极104b，则顺序沉积空穴传输单元200、有机发光层30、电子传输层40以及电子注入层50的有机叠层形成在阳极10上，并且阴极60设置在有机叠层上。根据环境要求，有机叠层可以用图5所示的叠层结构代替。
另一方面，如果阴极60连接到漏极104b，则设置以相反顺序设置上述元件的有机叠层。即，顺序沉积电子注入层50、电子传输层40、有机发光层30以及空穴传输单元200。
在一些情况下，空穴注入层还可以设置在阳极10与空穴传输单元200的空穴传输层之间，并且电子注入层还可以设置在电子传输层与阴极60之间。
另外，虽然该附图例示了被设置为限定发光区域的库107，但可以省略库107，并且发光区域可以由其他结构来限定，或者有机叠层和阴极60可以共用地设置在所有子像素中，并且子像素的颜色可以由滤色片来区分。
另外，虽然图10例示了根据图1所示的实施方式的有机发光装置，但本公开不限于此，并且可以提供多个叠层设置在阳极与阴极之间的、根据图5所示的实施方式的有机发光装置。
上述有机发光显示器可以通过借助各子像素的有机发光层发出不同颜色的光来实现颜色表达，或者通过将滤色片加到共用有机发光层的发光部分来实现颜色表达。
包括上述有机发光装置的这种有机发光显示器可以具有与上述有机发光装置相同的效果。
如从上述描述显而易见的，根据本发明的一个实施方式的有机发光装置和使用有机发光装置的有机发光显示器具有下面的效果。
第一，空穴注入层由单一材料制成且空穴传输层由单一材料形成，并且交替沉积多对空穴注入层和空穴传输层，以形成空穴传输单元，从而实现驱动电压的降低以及效率和寿命的提高。
第二，在空穴传输层掺杂有作为掺杂剂材料的空穴注入材料的传统结构中，难以适当分散少量的掺杂剂材料并难以在过程中量化掺杂剂材料的分散，因此，由于空穴传输层中掺杂剂材料的非均匀分布而难以实现空穴传输层的均匀性能。然而，根据本发明的有机发光装置的空穴传输单元具有由单一材料形成的空穴传输层和由单一材料形成的空穴注入层的分层结构，因此可以解决这种问题。
将对本领域技术人员显而易见的是，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下在本发明中进行各种修改和变更。因此本发明意图涵盖本发明的修改和变更，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。
本申请要求2016年7月29日提交的韩国第10-2016-0097551号专利申请的权益，其通过引用被结合与此，如同在本文充分阐述一样。

Claims (10)

1.一种有机发光装置，该有机发光装置包括：
被布置为彼此相对的阳极和阴极；
有机发光层，该有机发光层设置在所述阳极与所述阴极之间；以及
空穴传输单元，该空穴传输单元设置在所述阳极与所述有机发光层之间，并且包括两对或更多对由单一空穴注入材料形成的空穴注入层和由单一空穴传输材料形成的空穴传输层，所述空穴注入层和所述空穴传输层交替布置。
2.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中，所述空穴注入层的LUMO能级低于或等于所述空穴传输层的HOMO能级。
3.根据权利要求2所述的有机发光装置，其中，所述空穴注入层的LUMO能级比所述空穴传输层的HOMO能级低0.01eV至1.00eV。
4.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中，所述空穴注入材料是以下材料中的任意一个：7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(F4TCNQ)、氟取代的3,4,9,10-苝四甲酸二酐(PTCDA)、氰基取代的PTCDA、1,4,5,8-萘四甲酸二酐(NTCDA)、六腈六氮杂三亚苯基(HAT)以及六氮杂三亚苯基六甲腈(HAT-CN)。
5.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中，所述空穴传输材料是以下材料中的任意一个：N,N’-二苯基-N,N’-二(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(NPB)、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基联苯胺(TPD)、s-TAD以及4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(MTDATA)。
6.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中，
所述空穴注入层的厚度小于所述空穴传输层的厚度；
所述空穴注入层的所述厚度为至并且
所述空穴传输单元的总厚度为至
7.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中，所述空穴传输单元内比所述空穴传输单元内的其它空穴注入层更靠近所述阳极的空穴注入层具有大于或等于所述其它空穴注入层的厚度的厚度。
8.一种有机发光装置，该有机发光装置包括：
被布置为彼此相对的阳极和阴极；
电荷生成层，该电荷生成层位于所述阳极与所述阴极之间，以便划分设置在所述阳极与所述阴极之间的两个或更多个叠层；
有机发光层，这些有机发光层分别设置在所述两个或更多个叠层中；以及
空穴传输单元，这些空穴传输单元分别设置在所述两个或更多个叠层中，这些空穴传输单元中的每个空穴传输单元接触所述阳极或所述电荷生成层并且包括两对或更多对由单一空穴注入材料形成的空穴注入层和由单一空穴传输材料形成的空穴传输层，所述空穴注入层和所述空穴传输层交替布置。
9.根据权利要求8所述的有机发光装置，其中，所述空穴注入层的LUMO能级低于或等于所述空穴传输层的HOMO能级。
10.一种有机发光显示器，该有机发光显示器包括：
基板，该基板包括多个子像素；
薄膜晶体管，这些薄膜晶体管设置在所述基板上的各子像素中；以及
有机发光装置，该有机发光装置包括：被布置为彼此相对的阳极和阴极；设置在所述阳极与所述阴极之间的有机发光层；以及空穴传输单元，该空穴传输单元设置在所述阳极与所述有机发光层之间并且包括两对或更多对由单一空穴注入材料形成的空穴注入层和由单一空穴传输材料形成的空穴传输层，所述空穴注入层和所述空穴传输层交替布置，其中，所述有机发光装置的所述阳极或所述阴极连接到所述薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管。
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