CN1688185A - 有机发光元件 - Google Patents
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Abstract
一有机发光元件包括一下电极、至少二有机发光单元，堆栈于下电极上、至少一电荷生成层设置于两相邻的有机发光单元之间，以及一上电极，设于该些有机发光单元上，其中电荷生成层包括富勒烯或其衍生物并具有产生电子与空穴的能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示元件，特别是涉及一种有机电激发光显示元件。
背景技术
随着科技的日新月异，有机材料也逐渐广泛地运用在各式电路元件中，例如一种利用有机材料制作的有机电激发光显示(organic electroluminescentdisplay，OLED)面板便以简单的架构和极佳的工作温度、对比、视角以及具备有发光二极管(Light-emitting diode，LED)整流及发光特性等优势，而逐渐在显示器市场中受到瞩目。
在有机电激发光显示面板中，主要都是通过其上能以电流驱动而进行有源发光的有机发光元件来进行影像显示，请参考图1，图1为一现有有机发光显示面板10的剖面示意图。如图1所示，有机发光显示面板10包括一基板12以及多个有机发光元件20设于基板12上。而每一个有机发光元件20皆包括一下电极14、一有机发光单元16以及一上电极18依序堆栈于基板12上。
其中有机发光单元16为一多层堆栈构造，至少包括一空穴注入层(holeinjecting layer)22、一有机发光层(organic electroluminescent layer)24以及一电子注入层(electron injection layer)26依序堆栈于下电极14上。
当施加电压下，有机发光元件20中的上电极18与下电极14将分别产生电子与空穴，并经由电子注入层26与空穴注入层22向中间传送，而于有机发光层24处结合形成激子去激发发光物质而进行有源发光。
然而这样的传统元件结构不论在操作效率与元件寿命上均存有所限制，而造成有机发光显示器的显示品质不能继续提升。因此，要如改善有机发光显示器的组成构造，以进一步提升有机发光显示器的显示品质实为当前的重要研究方向。
发明内容
本发明的目的之一就是提供一种具有多个有机发光单元堆栈的有机发光元件，以进一步提升有机发光显示器的显示品质。
为达上述与其它目的，在本发明的一实施例中提供了一有机电激发光显示元件，其包括一下电极、至少二有机发光单元，堆栈于下电极上、至少一电荷生成层(charge-generation layer)设置于两相邻的有机发光单元之间，以及一上电极，设于该些有机发光单元上，其中电荷生成层包括富勒烯(fullerene)或其衍生物，并具有传递电子与空穴的能力。
为让本发明的上述和其它目的、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为一现有有机电激发光显示面板的剖面示意图。
图2为本发明第一实施例中一有机发光元件的剖面示意图。
图3为图2中有机发光单元的剖面示意图。
简单符号说明
10～有机电激发光显示面板；
12～基板； 14～下电极；
16～有机发光单元； 18～上电极；
20～有机发光元件； 22～空穴注入层；
24～有机发光层； 26～电子注入层；
110～有机发光元件； 112～下电极；
114～上电极； 116～有机发光单元；
118～电荷生成层； 120～缓冲层；
122～空穴注入层； 124～空穴传输层；
126～有机发光层； 128～电子注入层；
132～电子传输层；
具体实施方式
请参考图2，图2为本发明第一实施例中一有机发光元件110的剖面示意图。如图2所示，有机发光元件110包括一下电极112、二有机发光单元116a与116b堆栈于下电极112上、一电荷生成层(charge-generation layer)118设置于两相邻的有机发光单元116之间，以及一上电极114，设于此二有机发光单元116上。此外，在本发明的一实施例中，有机发光元件110还包括一缓冲层120设于电荷生成层118与其下方的有机发光单元116之间。而下电极112与上电极114则分别电连接至一电压源，当施加电压于下电极112与上电极114上时，各有机发光单元116将会同时发光，以进行影像显示。
请参考图3，图3为图2中有机发光单元116的剖面示意图。如图3所示，有机发光单元116包括一空穴注入层122、一空穴传输层124、一有机发光层126、一电子传输层128以及一电子注入层132依序堆栈于下电极112上。在本发明的一实施例中，空穴注入层122掺杂有重量浓度0.1％至50％的p型掺杂物，例如TF-TCNQ、氯化铁(FeCl3)或上述材料的组合，而电子注入层132掺杂有重量浓度1％至99％的n型掺杂物，例如金属卤化物，以协助电子或空穴的传输。
由于本发明中通过多个相互堆栈的有机发光单元116，以串联的方式同时发光，因此，设于各有机发光单元116之间的电荷生成层118优选具有产生或传输电子/空穴能力者，在本发明的一实施例中，所使用的电荷生成层118的最低未填满分子轨域(LUMO)介于上方空穴注入层122的最高填满分子轨域(HOMO)与下方电子注入层132的最低未填满分子轨域之间，以使电子与空穴能顺利传输于各有机发光单元116之间。此外，为了避免在制作过程中伤害到邻近有机发光单元116中的有机材料，因此电荷生成层118优选用热蒸镀方式来制作的有机材料。
为满足上述条件，在本发明的一实施例中，电荷生成层118包括富勒烯(fullerene)或其衍生物，如C60、C70、C90等，在本发明的另一实施例中电荷生成层118则包括寡聚芴化合物(oligofluorenes)、三芴化合物(terfluorene)、三(9，9-双芳香基芴)化合物(ter(9，9-diaryfluorene)s)、9，9-双芳香基芴寡聚化合物(oligo(9，9-diaryfluorene)s)或其衍生物，且电荷生成层118的厚度大抵为0.1纳米至100纳米。
承上所述，若有机发光元件110中的电荷生成层118与其下方的有机发光单元116之间具有一额外的缓冲层120，基于同样的理由，缓冲层120的材料选择同样优选功函数介于电荷生成层118与电子注入层132的最低未填满分子轨域之间者，以进一步提高电子注入的效果。在本发明的一实施例中，缓冲层120包括铝、银、镍、钛、钙、镁、铷、钽或上述材料的组合。
所要再次强调的是，虽然在上述实施例中仅以二个相互堆栈有机发光单元116为例，来说明本发明的有机发光元件110结构，然而事实上有机发光元件118可包括多个相互堆栈有机发光单元116，且各相邻的有机发光单元116间均设有一电荷生成层118，以协助电子/空穴的产生或传输。
此外，有机发光元件110中的各个有机发光单元116亦可视显示面板的需求，而使用相同的有机发光单元116，或者采用数种不同的有机发光单元116来进行组合，举例来说，有机发光元件110中的各有机发光单元116可具有相同发光颜色，或者至少一有机发光单元116与其它有机发光单元116具有不同的发光颜色。
另外，根据本发明所制造的有机发光元件110可以是上发光有机发光元件、下发光有机发光元件或双面发光有机发光元件，且该有机发光元件发出的光可以是红色、绿色、蓝色或白色的光色。
为进一步说明本发明，以下特列举多个实施例，并以现有有机发光元件作为比较例，同时进行测试，以阐明本发明的优越性。
在本发明的第一实施例中，首先利用紫外线与臭氧对作为阳极的氧化铟锡(ITO)进行处理，然后再于其上依序蒸镀厚度约为60纳米的IDE406作为空穴注入层(HIL)、厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层(HTL)、厚度约为60纳米的绿色发光层(EML)、厚度约为10纳米的电子传输层(ETL)以及厚度约为20纳米的Alq(掺杂有重量浓度约为20％n型掺杂物，例如氟化铯)，以构成一第一发光元件，接着再蒸镀厚度约为2纳米的铝作为缓冲层以及厚度约为5纳米的碳60(C60)作为电荷生成层，随后再于电荷生成层上蒸镀厚度约为60纳米的NPB作为空穴注入层，并于其中掺入重量浓度约为2％的p型掺杂物，如F4-TCNQ，接着再于其上依序形成厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层、厚度约为60纳米的绿色发光层以及厚度约为20纳米的电子传输层，而构成一第二发光元件，最后再于其上形成厚度约为1纳米的氟化锂(LiF)及厚度约为100纳米的铝(Al)，以作为阴极之用。
在本发明的第二实施例中，首先利用紫外线与臭氧对作为阳极的氧化铟锡(ITO)进行处理，然后再于其上依序蒸镀厚度约为60纳米的IDE406作为空穴注入层(HIL)、厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层(HTL)、厚度约为60纳米的绿色发光层(EML)、厚度约为10纳米的电子传输层(ETL)以及厚度约为20纳米的Alq(掺杂有重量浓度约为20％n型掺杂物，例如氟化铯)，以构成一第一发光元件，接着再蒸镀厚度约为2纳米的铝作为缓冲层以及厚度约为5纳米的碳60(C60)作为电荷生成层，随后再于电荷生成层上蒸镀厚度约为60纳米的IDE406作为空穴注入层，并于其中掺入重量浓度约为2％的p型掺杂物，如F4-TCNQ，接着再于其上依序形成厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层、厚度约为60纳米的绿色发光层以及厚度约为20纳米的电子传输层，而构成一第二发光元件，最后再于其上形成厚度约为1纳米的氟化锂(LiF)及厚度约为100纳米的铝(Al)，以作为阴极之用。
在本发明的第三实施例中，首先利用紫外线与臭氧对作为阳极的氧化铟锡(ITO)进行处理，然后再于其上依序蒸镀厚度约为60纳米的IDE406作为空穴注入层(HIL)、厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层(HTL)、厚度约为60纳米的绿色发光层(EML)、厚度约为10纳米的电子传输层(ETL)以及厚度约为20纳米的Alq(掺杂有重量浓度约为20％n型掺杂物，例如氟化铯)，以构成一第一发光元件，接着再蒸镀厚度约为2纳米的铝作为缓冲层，随后再于缓冲层上蒸镀厚度约为60纳米的NPB作为空穴注入层，并于其中掺入重量浓度约为2％的p型掺杂物，如F4-TCNQ，接着再于其上依序形成厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层、厚度约为60纳米的绿色发光层以及厚度约为20纳米的电子传输层，而构成一第二发光元件，最后再于其上形成厚度约为1纳米的氟化锂(LiF)及厚度约为100纳米的铝(Al)，以作为阴极之用。
在本发明的第四实施例中，首先利用紫外线与臭氧对作为阳极的氧化铟锡(ITO)进行处理，然后再于其上依序蒸镀厚度约为60纳米的IDE406作为空穴注入层(HIL)、厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层(HTL)、厚度约为60纳米的绿色发光层(EML)、厚度约为10纳米的电子传输层(ETL)以及厚度约为20纳米的Alq(掺杂有重量浓度约为20％n型掺杂物，例如氟化铯)，以构成一第一发光元件，接着再蒸镀厚度约为2纳米的铝作为缓冲层，随后再于缓冲层上蒸镀厚度约为60纳米的IDE406作为空穴注入层，并于其中掺入重量浓度约为2％的p型掺杂物，如F4-TCNQ，接着再于其上依序形成厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层、厚度约为60纳米的绿色发光层以及厚度约为20纳米的电子传输层，而构成一第二发光元件，最后再于其上形成厚度约为1纳米的氟化锂(LiF)及厚度约为100纳米的铝(Al)，以作为阴极之用。
在本发明的第五实施例中，首先利用紫外线与臭氧对作为阳极的氧化铟锡(ITO)进行处理，然后再于其上依序蒸镀厚度约为150纳米的IDE406作为空穴注入层(HIL)、厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层(HTL)、厚度约为30纳米的蓝色发光层(EML)、厚度约为10纳米的电子传输层(ETL)以及厚度约为20纳米的Alq(掺杂有重量浓度约为20％n型掺杂物，例如氟化铯)，以构成一第一发光元件，接着再蒸镀厚度约为10纳米的碳60(C60)作为电荷生成层，随后再于电荷生成层上蒸镀厚度约为30纳米的IDE406作为空穴注入层，并于其中掺入重量浓度约为2％的p型掺杂物，如F4-TCNQ，接着再于其上依序形成厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层、厚度约为35纳米的黄色发光层以及厚度约为20纳米的电子传输层，而构成一第二发光元件，最后再于其上形成厚度约为1纳米的氟化锂(LiF)及厚度约为100纳米的铝(Al)，以作为阴极之用。
在本发明的第六实施例中，首先利用紫外线与臭氧对作为阳极的氧化铟锡(ITO)进行处理，然后再于其上依序蒸镀厚度约为150纳米的IDE406作为空穴注入层(HIL)、厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层(HTL)、厚度约为30纳米的蓝色发光层(EML)、厚度约为10纳米的电子传输层(ETL)以及厚度约为20纳米的Alq(掺杂有重量浓度约为20％n型掺杂物，例如氟化铯)，以构成一第一发光元件，接着再蒸镀厚度约为2纳米的铝作为缓冲层以及厚度约为10纳米的碳60(C60)作为电荷生成层，随后再于电荷生成层上蒸镀厚度约为60纳米的IDE406作为空穴注入层，并于其中掺入重量浓度约为2％的p型掺杂物，如F4-TCNQ，接着再于其上依序形成厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层、厚度约为35纳米的黄色发光层以及厚度约为30纳米的电子传输层，而构成一第二发光元件，最后再于其上形成厚度约为1纳米的氟化锂(LiF)及厚度约为100纳米的铝(Al)，以作为阴极之用。
在本发明的第七实施例中，首先利用紫外线与臭氧对作为阳极的氧化铟锡(ITO)进行处理，然后再于其上依序蒸镀厚度约为150纳米的IDE406作为空穴注入层(HIL)、厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层(HTL)、厚度约为30纳米的蓝色发光层(EML)、厚度约为10纳米的电子传输层(ETL)以及厚度约为20纳米的Alq(掺杂有重量浓度约为20％n型掺杂物，例如氟化铯)，以构成一第一发光元件，接着再蒸镀厚度约为2纳米的铝作为缓冲层以及厚度约为10纳米的碳60(C60)作为电荷生成层，随后再于电荷生成层上蒸镀厚度约为30纳米的IDE406作为空穴注入层，并于其中掺入重量浓度约为2％的p型掺杂物，如F4-TCNQ，接着再于其上依序形成厚度约为20纳米的NPB作为空穴传输层、厚度约为35纳米的黄色发光层以及厚度约为30纳米的电子传输层，而构成一第二发光元件，最后再于其上形成厚度约为1纳米的氟化锂(LiF)及厚度约为100纳米的铝(Al)，以作为阴极之用。
根据发明人的实验测试，现有技术中的标准绿光有机发光元件在达到饱和电流密度(current density)后，其发光效率大约为9至10烛光/安培，而在第一与第二实施例中，发光效率则可各别达到约21与20烛光/安培(cd/A)。在第三与第四实施例中，发光效率则只各别达到约18与17烛光/安培(cd/A)。而对于发光效率较低的标准黄光与蓝光有机发光元件(约为4烛光/安培)，在采用本发明的架构后，例如在第五、第六与第七实施例中，发光效率则可各别达到约8、7以及7烛光/安培(cd/A)。相较于现有技术，本发明的有机发光元件主要通过多个相互堆栈的有机发光单元116，以串联的方式同时发光，以提高有机发光元件的效率与亮度，而能进一步改善显示面板的显示品质。
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 (15)
1、一种有机发光元件，包括：
一下电极；
至少二有机发光单元，堆栈于该下电极上；
至少一电荷生成层(charge-generation layer)设置于两相邻的有机发光单元之间；以及
一上电极，设于该至少二有机发光单元上；
其中该电荷生成层包括富勒烯(fullerene)或其衍生物，并具有产生电子与空穴的能力。
2、如权利要求1所述的有机发光元件，其中该电荷生成层包括寡聚芴化合物(oligofluorenes)或其衍生物。
3、如权利要求1所述的有机发光元件，其中该电荷生成层包括三芴化合物(terfluorene)、三(9，9-双芳香基芴)化合物(ter(9，9-diaryfluorene)s)、9，9-双芳香基芴寡聚化合物(oligo(9，9-diaryfluorene)s)或其衍生物。
4、如权利要求1所述的有机发光元件，其中该电荷生成层包括碳60(C60)、碳70(C70)、碳90(C90)或其衍生物。
5、如权利要求1所述的有机发光元件，其中该有机发光单元包括一空穴注入层、一电子注入层设于该空穴注入层上，以及一有机发光层设于该空穴注入层与一电子注入层之间。
6、如权利要求5所述的有机发光元件，其中该有机发光单元另包括一空穴传输层设于该空穴注入层与该有机发光层之间，以及一电子传输层设于该有机发光层与该电子注入层之间。
7、如权利要求5所述的有机发光元件，其中该电荷生成层的最低未填满分子轨域(LUMO)介于该空穴注入层的最高填满分子轨域(HOMO)与该电子注入层的最低未填满分子轨域之间。
8、如权利要求5所述的有机发光元件，其中该有机发光元件还包括至少一缓冲层设置于该电荷生成层与该电子注入层之间。
9、如权利要求8所述的有机发光元件，其中该缓冲层的功函数位于该电荷生成层与该电子注入层的最低未填满分子轨域之间。
10、如权利要求8所述的有机发光元件，其中该缓冲层包括铝、银、镍、钛、钙、镁、铷、钽或上述材料的组合。
11、如权利要求5所述的有机发光元件，其中该电子注入层掺杂有n型掺杂物，且该n型掺杂物包括金属卤化物。
12、如权利要求5所述的有机发光元件，其中该空穴注入层掺杂有p型掺杂物，且该p型掺杂物包括TF-TCNQ、氯化铁(FeCl3)或上述材料的组合。
13、如权利要求1所述的有机发光元件，其中该电荷生成层的厚度大抵为0.1纳米至100纳米。
14、如权利要求1所述的有机发光元件，其中该有机发光元件为上发光有机发光元件、下发光有机发光元件或双面发光有机发光元件。
15、如权利要求1所述的有机发光元件，其中该有机发光元件发出的光为红色、绿色、蓝色或白色的光色。
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