CN1649459A - 有机发光元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机发光元件，包括一阳极、一阴极以及夹于阳极与阴极间的多个有机发光单元，其中一电荷传递层夹于相邻的有机发光单元之间。电荷传递层可以包含富勒烯、比较均质的富勒烯混合物以及其它材料，或是包含两层不同的层，例如包含一富勒烯层以及一具有其它材料的层。
Description
技术领域
本发明涉及电激发光(electroluminescent)显示装置，特别是涉及有机发光元件(organic light-emitting device)。
背景技术
有机发光元件，例如有机发光二极管，已被广泛研究而应用在平面显示器领域。因为有机发光元件能够自体发光，所以采用有机发光元件的平面显示器的显示亮度大于液晶显示器，而且不需要背光系统。还有，藉由不同的有机材料，有机发光元件可以发射具有高亮度效率的红、绿以及蓝色光。更者，有机发光元件可以在低电压下被驱动，且具有较佳的视角特性。
有机发光元件通常是由许多层所构成，包含被一阳极与一阴极夹于其间的一有机发光单元。在阳极以及/或阴极与有机发光单元之间，通常包含有缓冲层(buffer layer)。有机发光单元通常是多层结构(multiple layers)，包含一电子传输层(ETL)、一发光层(EML)、一空穴传输层(HTL)以及一空穴注入层(HIL)。而有机发光元件的操作原理则是当电流施加于阳极与阴极之间时，电子会经由电子传输层而注入发光层，空穴会经由空穴传输层而进入发光层，因而使得电子与空穴在发光层结合而发出光。也就是说，当迁移(migrating)的电子从导带掉到价带而填入空穴时，能量会被释放于电激发光层中而以光的方式发散，因而可从已制作完成的有机发光元件的透明基板侧观看到。美国专利第6137223号、第6579629号以及第6013384号所教导的有机发光元件，在此作为本发明的参考数据。
目前的有机发光元件由于使用单一的有机发光单元而受到使用上的限制。例如，单一的有机发光单元决定了发光元件的效率以及可达到的最大亮度值。而本发明的目的就是在解决上述使用上的限制。
发明内容
为解决上述问题以及达成本发明目的，本发明提供一种有机发光元件，包括：一阳极；一阴极；多个有机发光单元，设置于该阳极以及该阴极之间；以及至少一电荷传递层，设置于相邻的这些有机发光单元之间，其中该电荷传递层的材料至少包含富勒烯、FeCl3、SbCl5、四氰基对苯二酚二甲基、F4-TCNQ、四硫富瓦烯、双(乙烯二硫基)-四硫富瓦烯(BEDT-TTF)、锂、钠、钾、铯、镁、钙、银、铝与镍所构成的群组之一或其组合。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。
附图说明
图1是显示根据本发明的有机发光元件的一示范例；
图2是显示根据本发明的有机发光元件的另一示范例；
图3是一剖面示意图，用以说明本发明的有机发光元件的一般结构；
图4A、4B是显示使用在本发明的有机发光元件中的示范的有机发光单元；
图5A、5B是显示本发明的示范的电荷传递层；以及
图6是本发明的示范的电激发光显示面板的剖面示意图。
简单符号说明
1～有机发光元件；3～阳极；5～阴极；7、7’～有机发光单元；9～电荷传递层；13～空穴注入层；15～空穴传输层；17～发光层；19～电子传输层；23～第一材料层；25～第一材料层的厚度；27～第二材料层；28～同质单层；29～电荷传递层的整体厚度；30～电激发光显示面板；32～透明基板。
具体实施方式
当有机发光材料中的空穴和电子结合时，会由于电子-空穴对的结合而释放能量，因而发出是电磁辐射的光。也就是说，藉由让阳极和阴极之间具有电位能差，因而使得有机发光结构能够发射光。上述位能差造成阴极来的电子传播至阳极以及阳极来的空穴传播至阴极，而这些电子和空穴会在由电激发光材料所构成的有机发光层中接触而结合。图1是显示包含有被一电荷传递层9分离的两个有机发光单元7的一示范的有机发光元件1。图2是显示另一示范的包含有三个有机发光单元7的有机发光元件1，而相邻的有机发光单元7之间具有一电荷传递层9。图3是显示本发明概念的示意剖面图，其显示本发明的包含有多个有机发光单元7的有机发光元件1，而相邻的有机发光单元7之间具有一电荷传递层9。在图1到图3所示的每实施例中的有机发光元件1包含有一阳极3与一阴极5。在示范的实施例中，该阳极3与该阴极5是当作电极，而该阳极3可以形成于一透明基板(未显示)上，该透明基板可以是由玻璃或石英或塑料或其它适当材料所构成。该阳极3可以是由透明的导体材料所构成，例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)或其它适当材料所构成。该阴极5可以是由各种适合的金属材料所构成。该阳极3也可以是由薄的透明或不透明的导体材料所构成。还有，在示范的每一实施例中，有机发光元件1可以额外包含非必需的一或多层的缓冲层于该阴极5与最靠近的有机发光单元7之间以及/或该阳极3与相邻的有机发光单元7之间。
请参阅图1～3，一电荷传递层9位于相邻的两有机发光单元7之间。可以使用在图1～3所示结构中的示范的有机发光单元7的详细部分，则如图4A和图4B所示；而示范的电荷传递层9的详细部分，则如图5A和图5B所示。在各种不同的示范的实施例中，每一有机发光单元7可以包含有三或四或其它数目的层。图4A显示该有机发光单元7包含四个层：空穴注入层(HIL)13、空穴传输层(HTL)15、发光层(EML)17以及电子传输层(ETL)19。在另一示范的实施例中，空穴注入层(HIL)13可以不必被使用，如此的有机发光单元7就包含三个层，而如图4B所示。不同厚度和不同材料可以用来形成这些层，代表性的材料可以参考美国专利第6579629号，在此不予赘述。空穴注入层13与空穴传输层15可以是由具有空穴传导性质的材料或是P型掺杂的材料所构成，而空穴注入层13最好是由具有高空穴传导率的材料所构成。电子传输层19与发光层17可以是由具有电子传导性质的材料或是N型掺杂的材料所构成，而电子传输层19最好是由具有高电子传导性质的材料所构成。其它合适的掺质(dopants)也可适度地掺杂到空穴注入层13、空穴传输层15、发光层17以及电子传输层19中。发光层17是由电激发光材料所构成，当电子-空穴对在这层中结合时，电激发光材料就会发出光。
图5A、5B是显示示范的电荷传递层9。在一示范的实施例中，电荷传递层9的材料可为富勒烯、FeCl3、SbCl5、四氰基对苯二酚二甲基、F4-TCNQ、四硫富瓦烯、双(乙烯二硫基)-四硫富瓦烯(BEDT-TTF)、锂、钠、钾、铯、镁、钙、银、铝与镍所构成的群组之一或其组合，其可区分为第一材料与第二材料，第一材料例如是富勒烯或FeCl3或SbCl5或四氰基对苯二酚二甲基(TCNQ)或F4-TCNQ或其它具有强接收电子(electron accepting)能力的材料，而第二材料例如是锂或钠或钾或铯或镁或钙或银或铝或镍或四硫富瓦烯(TTF)或双(乙烯二硫基)-四硫富瓦烯(BEDT-TTF)或其它具有强提供电子(electrondonating)能力的材料。富勒烯(fullerene)可以是包含60个碳的巴克明斯特富勒烯(buckminsterfullerene)，因此称之为C60。在另一实施例中，上述富勒烯可以包含不同个数的碳，例如包含C70、C76、C78、C82、C84、C90与C96所构成的群组之一或其组合。在一实施例中，电荷传递层9是由具有接收电子能力的第一材料以及具有提供电子能力的第二材料所构成。例如，电荷传递层9是由至少之一的富勒烯或FeCl3或SbCl5或TCNQ或F4-TCNQ或其它具有强的接收电子能力的第一材料以及锂或钠或钾或铯或镁或钙或银或铝或镍或TTF或BEDT-TTF的具有提供电子能力的第二材料所构成。
在如图5A所示的一示范的实施例中，电荷传递层9可以由至少两层不同层所构成的多层结构，例如是由第一层23与第二层27所构成，其中该第一层23是由第一材料所构成，而该第二层27是由不同于上述第一材料的第二材料所构成，其中该第一层23是相邻于空穴注入层13或空穴传输层15，而该第二层27是相邻于电子传输层19。根据本示范的实施例，第一层23(例如是富勒烯层)具有范围为1-200nm的厚度25，而电荷传递层9具有范围为1-500nm的整体厚度29，然而其它厚度也可使用于其它实施例中。在另一示范的实施例中，如图5B所示，电荷传递层9可以由第一与第二材料的混合物(mixture)所形成的一同质单层(homogenous single layer)28所构成，且该第一材料占该混合物的0.5％wt.～99.5％wt.。在另一实施例中，电荷传递层9也可以仅由第一材料所构成，例如是仅含有富勒烯。根据本示范的实施例，该第一材料最好是富勒烯。在一示范的实施例中，该第一材料可以包含P型材料或三芳香胺(triarylamine)，所以也可以用来形成一或多个有机发光单元7中的空穴传输层15或空穴注入层13，也就是说该电荷传递层9可包含一富勒烯层以及一第二空穴传输或注入层，其中该第二空穴传输或注入层包含一P型掺杂材料，该P型掺杂材料包含TCNQ、F4-TCNQ、FeCl3或SbCl5，其中该富勒烯层的厚度为1nm-200nm。
在一示范的实施例中，至少一有机发光单元7可以包含由氰素(CuPc)或铜氰(copper phthalocyanine)或含三芳香胺的有机分子材料(NPB)或其它适合的材料所构成的空穴注入层13以及/或空穴传输层15。
又一实施例中，上述的有机发光元件1可应用于一电激发光显示面板。如图6所示的示范的电激发光显示面板30至少包括：一透明基板32；一透明阳极3，位于该透明基板32上；一第一有机发光单元7，位于该阳极3上；包含有富勒烯的一电荷传递层9，位于该第一有机发光单元7上；一第二有机发光单元7’，位于该电荷传递层9上；以及一阴极5，位于该第二有机发光单元7’上。
本发明亦提供藉由沉积工艺依序形成上述的各层膜，而形成上述各种有机发光元件的结构。本发明方法一般是形成一阳极覆盖于一透明基板上，形成一阴极于该阳极上方；形成多个有机发光单元于该阳极与该阴极之间；以及形成一电荷传递层于相邻的这些有机发光单元之间，而上述各层可以由一连续工艺所形成。例如，可以采用化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅射(sputtering)、热蒸镀(thermal evaporation)、电子束沉积(e-beam deposition)或其它传统方法，来形成一连串的膜于一透明基板上。
[本发明的特征与优点]
发明的有机发光元件的特征在于，包括：一阳极、一阴极以及夹于其间的多个有机发光单元，位于该透明基板上方；其中，一电荷传递层夹于相邻的这些有机发光单元之间。
根据本发明，就能提供一种具有多组有机发光单元的有机发光元件，其中一电荷传递层夹于相邻的这些有机发光单元之间。如此，本发明的有机发光元件就能提升发光元件的效率以及达到最大亮度值。
上述仅是说明本发明的原理。任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的未在本说明书中显示的更动与润饰。更者，本说明书所描述的所有范例以及条件性的语言，是以教学的目的来帮助了解本发明的原理，但并非限定本发明的范例与条件。还有，在本发明中所描述的原理、观点、各实施例与特别的范例，都包含结构以及功能的相等物。上述相等物包含已知的相等物以及未来所改善的相等物，也就是说，不管结构的任何具有相同功能的要素成分。
本说明书中的各示范的实施例是用来配合说明各图式。在本说明书中所使用的相对性名称，例如“上”、“下”、“水平”、“垂直”等等衍生词，仅是为了方便说明图式中的取向(orientation)，并非限定本发明。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
Claims (10)
1.一种有机发光元件，包括：
一阳极；
一阴极；
多个有机发光单元，设置于该阳极以及该阴极之间；以及
至少一电荷传递层，设置于相邻的这些有机发光单元之间，其中该电荷传递层的材料至少包含富勒烯、FeCl3、SbCl5、四氰基对苯二酚二甲基、F4-TCNQ、四硫富瓦烯、双(乙烯二硫基)-四硫富瓦烯(BEDT-TTF)、锂、钠、钾、铯、镁、钙、银、铝与镍所构成的群组之一或其组合。
2.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该电荷传递层为一单层的混合物，其中富勒烯占该混合物的0.5％wt.～99.5％wt.。
3.如权利要求1所述的有机发光元件，其中每一有机发光单元包含一电子传输层、一发光层、一空穴传输层以及一空穴注入层，而该空穴传输层与该空穴注入层的至少之一是由氰素(CuPc)或含三芳香胺的有机分子材料(NPB)所构成。
4.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该富勒烯为一种包含有由C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90与C96所构成的群组之一或其组合。
5.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该电荷传递层包含一富勒烯层以及一空穴传输层。
6.如权利要求5所述的有机发光元件，其中该富勒烯层的厚度为1nm-200nm。
7.如权利要求5所述的有机发光元件，其中该空穴传输层包含P型掺杂材料。
8.如权利要求7所述的有机发光元件，其中该P型掺杂材料包含TCNQ、F4-TCNQ、FeCl3或SbCl5。
9.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该电荷传递层的厚度为1nm-500nm。
10.如权利要求1所述的有机发光元件，其中该电荷传递层为一多层结构。
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