CN1787250B

CN1787250B - 磷光有机发光组件、显示装置、全彩显示装置

Info

Publication number: CN1787250B
Application number: CN 200510119272
Authority: CN
Inventors: 刘醇炘
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2025-11-01
Also published as: CN1787250A

Abstract

本发明公开了一种磷光有机发光二极管(OLED)，其发光层包括磷光主体材料、具有磷光激子阻挡能力的材料、以及磷光掺杂材料。本发明不需要额外的空穴阻挡层，即可避免空穴扩散至电子传输层所产生的问题。

Description

磷光有机发光组件、显示装置、全彩显示装置

技术领域

本发明涉及一种有机发光组件，更特别涉及一种磷光有机发光组件及其应用。

背景技术

有机发光二极管(以下简称OLED)基本上是以有机分子为组成材料。由于发磷光的材料在激发中止后仍维持相当长时间的亮度，其量子效率约为已知荧光发光材料的4倍(理论值可达100％)，因此以磷光机制为主的OLED近来备受瞩目。但磷光有机发光组件面临两个主要的问题：和已知发荧光的有机分子相比，发磷光的有机分子均较难合成，特别是在蓝光及绿光范围内。另一个主要的问题在于发光层与电子传输层之间(以下简称ETL)需夹设空穴阻挡层(以下简称HBL)，以防止发光层形成的激态能量扩散至其它层而引发光色不纯及消光等机制(如UDC公司的专利US 6,097,147与US 6,784,016所公开的)。然而，由于目前OLED全彩面板主要是将红、绿、蓝像素以数组排列(sideby side)方式制作而成，在蓝色磷光像素的发展严重落后的前提下，现在尚无法在数组像素中使用全磷光组件，如此一来工艺不整合的问题便随之而来。原因在于当磷光像素必须和荧光像素搭配使用时，则在量产时必须增加蒸镀腔来制作HBL。这不仅增加制造的成本与时间，也使工艺复杂化。

为了减少该HBL的问题，SEL(US 6,734,457)以N型主发光体取代UDC使用的P型主发光体，由于N型主发光体本身即有阻挡空穴的能力，因此不需要额外的HBL。这种方法仍需继续研发高效能的N型主发光体以便导入绿色及蓝色像素，与发展已久的P型主发光体相比，这方面所需投入的研发成本与工艺整合将会是这种技术必须面对的障碍。

发明内容

有鉴于此，本发明是提供一种磷光有机发光组件以解决现有技术中需要HBL的问题，包括阴极与阳极、设置于该阴极与该阳极之间的发光层，该发光层包括磷光主体材料、磷光掺杂材料、以及具有磷光激子阻挡能力的材料。

本发明还提供一种显示装置，包括如上所述的磷光有机发光组件，以及驱动电路，该驱动电路耦接至磷光有机发光组件以制动磷光有机发光组件。

本发明还提供一种全彩显示装置，包括发红光的磷光有机发光组件、发绿光的磷光有机发光组件、以及发蓝光的荧光有机发光组件，其中上述的磷光有机发光组件的发光层包含具有磷光激子阻挡能力的材料。

本发明涉及以下各项。

1.一种磷光有机发光组件，包括：

阳极与阴极；以及

发光层，其设置于该阳极与该阴极之间，该发光层包含磷光主体材料、磷光掺杂材料、和具有磷光激子阻挡能力的材料。

2.项1的磷光有机发光组件，其中该阳极与该发光层之间设有空穴传输层，且该阴极与该发光层之间设有电子传输层。

3.项2的磷光有机发光组件，其中该空穴传输层与该阳极之间设有空穴注入层；该电子传输层与该阴极之间设有电子注入层。

4.项1的磷光有机发光组件，其中该发光层与该阴极之间并不含有空穴阻挡层。

5.项1的磷光有机发光组件，其中该磷光主体材料为N型或P型。

6.项1的磷光有机发光组件，其中

该磷光主体材料包括咔唑系列的材料。

7.项1的磷光有机发光组件，其中

该具有磷光激子阻挡能力的材料选自BCP、BAlq、TAZ、 TPBI、BPhen、或上述任一物质的衍生物。

8.项1的磷光有机发光组件，其中

该发光层的厚度为200-600埃。

9.项1的磷光有机发光组件，其中

该磷光掺杂材料占该发光层材料体积的5-20％。

10.项1的磷光有机发光组件，其中该磷光主体材料与该具有磷光激子阻挡能力的材料的体积比介于80∶20到60∶40之间。

11.项1的磷光有机发光组件，其中该磷光掺杂材料包括发红、蓝、或绿光的磷光掺杂材料。

12.项1的磷光有机发光组件，其中该阴极与该阳极中的至少一个为透明电极。

13.项12的磷光有机发光组件，其中该阴极与该阳极包括金属、金属合金、透明金属氧化物或上述物质的混合层。

14.项12的磷光有机发光组件，其中该阴极与该阳极的材质相同。

15.项12的磷光有机发光组件，其中该阴极与该阳极的材质不同。

16.一种显示装置，包括：

项1的磷光有机发光组件；以及

驱动电路，其耦接至该磷光有机发光组件，以制动该磷光有机发光组件。

17.项16的显示装置，其中该驱动电路是被动矩阵型。

18.项16的显示装置，其中该驱动电路是主动矩阵型。

19.一种全彩显示装置，包括：

项1的磷光有机发光组件，其发红光；

项1的磷光有机发光组件，其发绿光；以及

发蓝光的荧光有机发光组件。

为使本发明的上述目的、特征能更明显易懂，下文将通过优选实施例，并配合附图，作如下详细说明。

附图说明

图1为本发明的实施例1、2、3的结构剖面图。

图2为比较例1的结构剖面图。

图3为比较例2的结构剖面图。

图4为本发明的实施例1、比较例1和比较例2的发光效率对注入电流的曲线图。

图5为本发明的显示器示意图。

符号说明

11、21、31～阴极；12、22、32～电子传输层；13～空穴阻挡层；14、24、34～发光层；15、25、35～空穴传输层；16、26、36～空穴注入层；17、27、37～阳极；19、29、39～玻璃基板；501～磷光有机发光组件；503～显示装置；505～驱动电路。

具体实施方式

本发明提供了一种磷光有机发光组件，如图1所示，包括阴极11与阳极17，设置于阴极11与阳极17之间的发光层14。首先，将阳极17形成于基板19上，以湿式或等离子体清洗后，接着将发光层14蒸镀或旋涂于阳极17上，之后将阴极11真空镀膜于发光层14上。

阴极11与阳极17中的至少一个应为透明电极，另一个可为金属、金属合金、透明金属氧化物或上述物质的混合层，也就是说，两电极的材质可不同，其中金属可为铝、钙、银、镍、铬、钛、或镁，金属合金可为镁银合金，透明金属氧化物可为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、镉锡氧化物(CTO)、金属化的偶氮(metallized AZO)、氧化锌(ZnO)、氮化铟(InN)或二氧化锡(SnO₂)。

设置于阳极17与阴极11之间的发光层14，包括磷光主体材料、磷光掺杂材料、以及具有磷光激子阻挡能力的材料。磷光主体材料可为N型或P型，优选为咔唑系列的材料，包括但不限于4，4’-二(9-咔唑基(carbazoyl))-2，2′-联苯(CBP)及其衍生物等。磷光掺杂材料包括但不限于锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铕(Eu)、钌(Ru)等金属络合物，其中以铱的金属络合物的发光范围和效率最好，而其配位基则是含氮的杂环化合物，该磷光掺杂材料占发光层材料体积的5-20％。具有磷光激子阻挡能力的材料包括但不限于下述材料：

BCP(bathocuproin)、BAlq(二(2-甲基-8-quinolinato)4-苯基苯酚铝(III))、TAZ(1，2，4-三唑)、TPBI(1，3，5-三N-苯基-苯并咪唑-2-基)苯)、BPhen(4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)、或上述任一物质的衍生物。磷光主体材料与磷光激子阻挡材料的体积比优选介于80∶20-60∶40之间。发光层14的厚度优选为500-600埃。

本发明的磷光有机发光组件除上述结构外，还可包括设置于阳极与发光层之间的空穴注入层(HIL)16或空穴传输层(HTL)15，以及设置于阴极11与发光层14之间的电子注入层(EIL，未示出)或电子传输层(ETL)12。空穴注入层可为氟碳氢聚合物、卟啉衍生物或掺杂p-型杂质的胺衍生物，而卟啉衍生物可为金属酞青衍生物，例如铜酞菁。

空穴传输层15可为胺聚合物，而胺衍生物可为N，N’-二(1-naphyl)-N，N’-二苯基-1，1’-联苯-4，4’-二胺(NPB)N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-(1，1’-联苯)-4，4’-二胺(TPD)、2T-NATA或其衍生物，且空穴传输层15的厚度大约为50～5000埃。

电子注入层可为碱金属卤化物、碱土金属卤化物、碱金属氧化物或金属碳酸化合物，例如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钠(NaF)、氟化钙(CaF₂)、氧化锂(Li₂O)、氧化铯(Cs₂O)、氧化钠(Na₂O)、碳酸锂(Li₂CO₃)、碳酸铯(Cs₂CO₃)或碳酸钠(Na₂CO₃)，且电子注入层的厚度大约为5～50埃。

上述结构的形成方式为，首先将阳极17形成于基板19上，以湿式或等离子体清洗后，将HIL 16蒸镀或旋涂于阳极17上，将HTL 15蒸镀或旋涂于HIL 16上，将发光层14蒸镀或旋涂于HTL 15上，将ETL 12蒸镀或旋涂于发光层14上，将EIL(未示出)形成于ETL 12上，将阴极11真空镀膜于EIL上。

本发明的组件并不需额外的空穴阻挡层，可简化组件工艺并提高组件发光效能。

本发明还提供一种显示装置，包括如上所述的有机发光二极管。以该发光组件组装的显示器的应用包括但不限于下列电子设备：EL显示装置、数字照相机、笔记本型计算机、便携式计算机、便携式图像播放装置、移动电话、视频摄影机、可携式信息终端、数字视频盘片播放器、或投影装置。

本发明还提供一种全彩显示装置，包括上述的磷光有机发光组件，其发红光及绿光，以及发蓝光的荧光有机发光组件。该显示装置将发展较成熟的发蓝荧光组件整合至本发明的磷光有机发光组件，且不需额外的蒸镀腔形成额外的空穴阻挡层。

上述显示装置中可包括驱动电路，其耦接至有机发光二极管，以驱动有机发光二极管，而驱动电路可包括主动矩阵型或被动矩阵型。

参照图5，说明本发明显示装置的详细构成，显示装置结构503上至少包括磷光有机发光组件501与驱动电路505，其中驱动电路505耦接至磷光有机发光组件501以驱动磷光有机发光组件501。

实施例

实施例1

图1所示为实施例1的结构剖面图。

阳极17：约700埃厚的铟锡氧化物(以下简称ITO)设置于玻璃基板19上；

HIL 16：150埃厚的4，4’，4”-三(N-(2-萘基)-N-苯胺基)-三苯胺(以下简称2T-NATA)；

HTL 15：600埃厚的N，N，-双萘基-N，N，-双苯基-1，1，-双苯基-1，1，-双苯基-4，4，-双胺(以下简称NPB)；

发光层14：550埃厚，包括磷光主体材料如CBP，具有磷光激子阻挡能力的材料如BA1q，两者的体积比为70∶30；磷光掺杂材料为红色磷光发光体，占发光层材料总体积的15％。

ETL 12：300埃厚的Alq₃；

EIL(未示出)：10埃厚的氟化锂；以及

阴极11：200纳米厚的铝。

实施例2

阳极17：约700埃厚的ITO设置于玻璃基板上；

HIL 16：150埃厚的2T-NATA；

HTL 15：600埃厚的NPB；

发光层14：550埃厚，包括磷光主体材料如CBP，具有磷光激子阻挡能力的材料如BAlq，两者的体积比为70∶30；磷光掺杂材料为绿色磷光发光体，占发光层材料总体积的8％。

ETL 12：300埃厚的Alq₃；

EIL：10埃厚的氟化锂；以及

阴极11：200纳米厚的铝。

实施例3

阳极17：约700埃厚的ITO设置于玻璃基板上；

HIL 16：150埃厚的2T-NATA；

HTL 15：600埃厚的NPB；

发光层14：550埃厚，包括磷光主体材料如CBP，具有磷光激子阻挡能力的材料如BAlq，两者的体积比为70∶30；磷光掺杂材料为蓝色磷光发光体，占发光层材料总体积的12％。

ETL 12：300埃厚的Alq₃；

EIL：10埃厚的氟化锂；以及

阴极11：200纳米厚的铝。

比较例1

图2所示为现有技术中具有空穴阻挡层的磷光有机发光组件的结构剖面图。

阳极27：约700埃厚的ITO设置于玻璃基板29上；

HIL 26：150埃厚的2T-NATA；

HTL 25：600埃厚的NPB；

发光层24：400埃厚，包括磷光主体材料如CBP，磷光掺杂材料为红色磷光发光体(与组件1所使用的相同)，占发光层材料总体积的15％。

HBL 23：300埃厚的BAlq；

ETL 22：300埃厚的Alq₃；

EIL(未示出)：10埃厚的氟化锂；以及

阴极21：200纳米厚的铝。

比较例2

图3所示为完全不具磷光激子阻挡概念的磷光有机发光组件的结构剖面图。

阳极37：约700埃厚的ITO设置于玻璃基板39上；

HIL 36：150埃厚的2T-NATA；

HTL 35：600埃厚的NPB；

发光层34：400埃厚，包括磷光主体材料如CBP；磷光掺杂材料为红色磷光发光体(与组件1所使用的相同)，占发光层材料总体积的15％。

ETL 32：300埃厚的Alq₃；

EIL(未示出)：10埃厚的氟化锂；以及

阴极31：200纳米厚的铝。

现有技术与本发明的比较：实施例1的发光层主体材料为具有磷光发光能力的材料与具有磷光激子阻挡能力的材料的混合，比较例1为现有技术中具有HBL的组件，比较例2为完全不具磷光激子阻挡概念的组件。图4显示了这三者的发光效率的比较，本发明实施例1的发光效率明显优于比较例1和比较例2。

而本发明提供的简化组件，不但发光效率优于已知的具有HBL的组件，而且还简化了现有技术的工艺。

与完全不需要HBL的现有技术相比(如SEL的N型磷光主发光体)，本发明将现有的主发光体材料及激子阻挡材料以适当的比例混合后，便具有足够的激子阻挡能力，并不需要使发光层的磷光主发光体同时具有发射特定波长的光(如蓝光)及激子阻挡能力。在此方面，本发明在材料上的选择以及工艺整合上可更有弹性。

虽然已通过优选实施例对本发明进行了上述描述，但其并非用以限定本发明，不脱离本发明的精神和范围，本领域技术人员可对本发明进行任意的改变和改进，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种磷光有机发光组件，包括：

阳极与阴极；以及

发光层，其设置于该阳极与该阴极之间，该发光层包含磷光主体材料、磷光掺杂材料、和具有磷光激子阻挡能力的材料，其中该具有磷光激子阻挡能力的材料选自BAlq、TPBI、或上述任一物质的衍生物。

2.权利要求1的磷光有机发光组件，其中该阳极与该发光层之间设有空穴传输层，且该阴极与该发光层之间设有电子传输层。

3.权利要求2的磷光有机发光组件，其中该空穴传输层与该阳极之间设有空穴注入层；该电子传输层与该阴极之间设有电子注入层。

4.权利要求1的磷光有机发光组件，其中该发光层与该阴极之间并不含有空穴阻挡层。

5.权利要求1的磷光有机发光组件，其中该磷光主体材料为N型或P型。

6.权利要求1的磷光有机发光组件，其中

该磷光主体材料包括咔唑系列的材料。

7.权利要求1的磷光有机发光组件，其中

该发光层的厚度为200-600埃。

8.权利要求1的磷光有机发光组件，其中

该磷光掺杂材料占该发光层材料体积的5-20％。

9.权利要求1的磷光有机发光组件，其中该磷光主体材料与该具有磷光激子阻挡能力的材料的体积比介于80∶20到60∶40之间。

10.权利要求1的磷光有机发光组件，其中该磷光掺杂材料包括发红、蓝、或绿光的磷光掺杂材料。

11.权利要求1的磷光有机发光组件，其中该阴极与该阳极中的至少一个为透明电极。

12.权利要求11的磷光有机发光组件，其中该阴极与该阳极包括金属、金属合金、透明金属氧化物或上述物质的混合层。

13.权利要求11的磷光有机发光组件，其中该阴极与该阳极的材质不同。

14.一种显示装置，包括：

权利要求1的磷光有机发光组件；以及

15.权利要求14的显示装置，其中该驱动电路是被动矩阵型。

16.权利要求14的显示装置，其中该驱动电路是主动矩阵型。

17.一种全彩显示装置，包括：

权利要求1的磷光有机发光组件，其发红光；

权利要求1的磷光有机发光组件，其发绿光；以及

发蓝光的荧光有机发光组件。