CN1960023A

CN1960023A - 有机电致发光元件及电子传输层

Info

Publication number: CN1960023A
Application number: CN 200510117155
Authority: CN
Inventors: 蔡亚萍; 纪志贤; 汤舜钧; 吴界煌
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2007-05-09

Abstract

一种有机电致发光元件，其包括基板、第一电极层、空穴传输层、发光层、电子传输层以及第二电极层。其中，第一电极层设置于基板上，而空穴传输层设置于第一电极层上。发光层设置于空穴传输层上，而电子传输层设置于发光层上，且第二电极层设置于电子传输层上。此外，电子传输层包括n+1层第一子传输层与n层第二子传输层，其中n为正整数。第一子传输层堆叠于发光层上，而各第二子传输层是设置于相邻的两层第一子传输层之间，且第一子传输层的能隙与第二子传输层的能隙不同。

Description

有机电致发光元件及电子传输层

技术领域

本发明涉及一种发光元件(luminescence device)，且特别涉及一种有机电致发光元件(organic electroluminescence device)及其电子传输层。

背景技术

显示器为人与信息的沟通界面，目前主要以平面显示器为发展趋势。其中，有机电致发光显示器(Organic Electroluminescence Display，OELD)因其自发光、无视角依存、省电、制造工艺简易、低成本、低温度操作范围、高应答速度以及全彩化等优点而具有极大的应用潜力，可望成为下一代的平面显示器的主流。

有机电致发光显示器主要是利用有机电致发光元件自发光的特性来达到显示效果。其中，有机电致发光元件主要是由一对电极以及有机功能性材料层所构成。当电流通过阳极与阴极间，使电子和空穴在有机功能性材料层内结合而产生激子(exciton)时，可以使有机功能性材料层依照材料的特性而产生不同颜色的放光机制，进而达到发光显示的效果。

图1为一种公知有机电致发光元件的结构示意图。请参照图1，公知有机电致发光元件100由基板110、阳极120、空穴传输层130、发光层140、电子传输层150以及阴极160所组成。当施加偏压跨过阳极120与阴极160时，电子会由阴极160注入电子传输层150，并且传输至发光层130。另一方面，空穴会由阳极120注入空穴传输层130，并且传输至发光层140。此时，电子与空穴会在发光层140中发生再结合(Recombination)现象，进而产生激子以达到发光的效果。

在公知技术中，常见的电子传输层150的材质为Alq3，然而Alq3的电子迁移率往往比空穴传输层的空穴迁移率低，使得公知有机电致发光元件100中存有载子运输不平衡的问题，因而影响有机电致发光元件100的发光效率。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的就是提供一种有机电致发光元件，其具有较高的发光效率。

本发明的另一目的是提供一种电子传输层，以提高有机电致发光元件的发光效率。

基于上述与其它目的，本发明提出一种有机电致发光元件，其包括基板、第一电极层、空穴传输层、发光层、电子传输层以及第二电极层。其中，第一电极层设置于基板上，而空穴传输层设置于第一电极层上。发光层设置于空穴传输层上，而电子传输层设置于发光层上，且第二电极层设置于电子传输层上。此外，电子传输层包括n+1层第一子传输层与n层第二子传输层，其中n为正整数。第一子传输层堆叠于发光层上，而各第二子传输层是设置于相邻的两层第一子传输层之间，且第一子传输层的能隙与第二子传输层的能隙不同。

上述有机电致发光元件例如还包括空穴注入层，其设置于第一电极层与空穴传输层之间。

上述有机电致发光元件例如还包括电子注入层，其设置于第二电极层与电子传输层之间。

本发明另提出一种电子传输层，其包括n+1层第一子传输层与n层第二子传输层，其中n为正整数。第一子传输层互相堆叠，而各第二子传输层是设置于相邻的两层第一子传输层之间，且第一子传输层的能隙与第二子传输层的能隙不同。

上述有机电致发光元件及电子传输层中，第一子传输层的能隙例如是大于第二子传输层的能隙。

上述有机电致发光元件及电子传输层中，第一子传输层的能隙例如是小于第二子传输层的能隙。

上述有机电致发光元件及电子传输层中，各第一子传输层与各第二子传输层的厚度例如是介于10～200埃。

上述有机电致发光元件及电子传输层中，各第一子传输层与各第二子传输层的厚度例如是介于20～100埃。

上述有机电致发光元件及电子传输层中，各第一子传输层与各第二子传输层的厚度例如是介于10～20埃。

上述有机电致发光元件及电子传输层中，第一子传输层与第二子传输层的材质例如是分别选自下列四种化学式所表示的化合物中之一种：

化学式(1)：

化学式(2)：

化学式(3)：

化学式(4)：

基于上述，由于本发明的电子传输层是由两种能隙不同的第一子传输层与第二子传输层堆叠而成的超晶格结构，其可提高电子传输层的电子迁移率，以改善公知有机电致发光元件中载子运输不平衡的问题，进而提高有机电致发光元件的发光效率。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为一种公知有机电致发光元件的结构示意图。

图2为本发明一实施例的有机电致发光元件的结构示意图。

图3为本发明另一实施例的有机电致发光元件的结构示意图。

主要元件标记说明

100、200、200’：有机电致发光元件

110、210：基板

120：阳极

130、230：空穴传输层

140、240：发光层

150、250：电子传输层

160：阴极

220：第一电极

252：第一子传输层

254：第二子传输层

260：第二电极

270：电子注入层

280：空穴注入层

具体实施方式

图2为本发明一实施例的有机电致发光元件的结构示意图。请参照图2，本实施例的有机电致发光元件200包括基板210、第一电极层220、空穴传输层230、发光层240、电子传输层250以及第二电极层260。其中，第一电极层220设置于基板210上，而空穴传输层230设置于第一电极层220上。发光层240设置于空穴传输层230上，而电子传输层250设置于发光层240上，且第二电极层260设置于电子传输层250上。此外，电子传输层250包括n+1层第一子传输层252与n层第二子传输层254，其中n为正整数。在本实施例中以n＝1为例，亦即电子传输层250包括两层第一子传输层252与一层第二子传输层254。另外，第一子传输层252堆叠于发光层240上，而各第二子传输层254是设置于相邻的两层第一子传输层252之间，且第一子传输层252的能隙与第二子传输层254的能隙不同。

上述有机电致发光元件200中，第一电极层220例如是阳极，而第二电极层260例如是阴极。当施加偏压跨过第一电极层220与第二电极层260时，电子会由第二电极层260注入电子传输层250，并且传输至发光层240。另一方面，空穴会由第一电极层220注入空穴传输层230，并且传输至发光层240。此时，电子与空穴会在发光层240中发生再结合现象，进而产生激子以达到发光的效果。

在本实施例中，电子传输层250是由最高占有分子轨道(highestoccupied molecular orbital，HOMO)及最低未占分子轨道(lowest unoccupiedmolecular orbital，LUMO)不同的第一子传输层252与第二子传输层254所组成的超晶格结构。其中，在第一子传输层252与第二子传输层254的接触面会形成二维量子阱(quantum well)，且在二维量子阱中会产生可在接触面游动的自由电子。此种由超晶格结构所产生的自由电子，称为二维自由电子。由于二维自由电子游动时，相互碰撞的机会很少，因此二维自由电子的游动性比一般的电子快。

所以，此种超晶格结构的电子传输层250可提高电子迁移率，使电子传输层250的电子迁移率与空穴传输层230的空穴迁移率相近甚至相等。如此一来，可改善公知技术中载子运输不平衡的问题，进而提高有机电致发光元件200的发光效率。此外，由于超晶格结构具有低电阻的特性，使得第二电极260与电子传输层250之间具有较佳的欧姆接触，因此可增加有机电致发光元件200的发光效率以及降低其操作电压。

本发明一较佳实施例中，第一子传输层252与第二子传输层254的材质为有机材料，其例如是分别选自下列四种化学式所表示的化合物中之一种：

化学式(1)：

化学式(2)：

化学式(3)：

化学式(4)：

举例而言，第一子传输层252与第二子传输层254的材质例如分别为能隙较小的Alq3及能隙较大的JBEM，或是分别为JBEM及Alq3。换言之，在本实施例中第一子传输层252的能隙可大于第二子传输层254的能隙，或是小于第二子传输层254的能隙。

在本实施例中，第一子传输层252与第二子传输层254的厚度可视需求而相同或不同，且各第一子传输层252及各第二子传输层254的厚度也可视需求而相同或不同。其中，第一子传输层252与第二子传输层254的厚度大约介于10～200埃或20～100埃，更佳的是介于10～20埃。

图3为本发明另一实施例的有机电致发光元件的结构示意图。请参照图3，其与图2相似，不同处在于图3中所示的有机电致发光元件200'还包括电子注入层270与空穴注入层280。其中，电子注入层270设置于第二电极层260与电子传输层250之间，而空穴注入层280设置于第一电极层220与空穴传输层230之间，以提高有机电致发光元件200’的发光效率。

值得注意的是，上述电子注入层270与空穴注入层280可择一设置于有机电致发光元件200’中。此外，上述电子传输层250均以两层第一子传输层252与一层第二子传输层254为例进行说明，但其并非用以限定本发明。事实上，在本实施例中可视需求而增加第一子传输层252与第二子传输层254的层数。

综上所述，本发明的有机电致发光元件至少具有下列优点：

1.由于本发明的电子传输层是由厚度介于10～200埃的第一子传输层与第二子传输层所形成的纳米薄膜，且第一子传输层与第二子传输层的能隙有部分重叠，所以具有较高的电子迁移率。因此，本发明可改善公知技术中载子运输不平衡的问题，进而提高有机电致发光元件的发光效率。

2.由于本发明的电子传输层具有低电阻的特性，使得第二电极与电子传输层之间具有较佳的欧姆接触，因此可增加有机电致发光元件的发光效率以及降低其操作电压。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种有机电致发光元件，其特征是包括：

基板；

第一电极层，设置于该基板上；

空穴传输层，设置于该第一电极层上；

发光层，设置于该空穴传输层上；

电子传输层，包括：

n+1层第一子传输层，堆叠于该发光层上，其中n为正整数；

n层第二子传输层，各第二子传输层是设置于相邻的两层第一子传输层之间，其中该第一子传输层的能隙与该第二子传输层的能隙不同；以及

第二电极层，设置于该电子传输层上。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征是该第一子传输层的能隙大于该第二子传输层的能隙。

3.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征是该第一子传输层的能隙小于该第二子传输层的能隙。

4.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征是各第一子传输层与各第二子传输层的厚度介于10～200埃。

5.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征是各第一子传输层与各第二子传输层的厚度介于20～100埃。

6.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征是各第一子传输层与各第二子传输层的厚度介于10～20埃。

7.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征是该第一子传输层与该第二子传输层的材质分别选自下列四种化学式所表示的化合物中之一种：

化学式(1)：

Alq3

化学式(2)：

JBEM

化学式(3)：

DPVBi

化学式(4)：

TPBi

8.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征是还包括空穴注入层，设置于该第一电极层与该空穴传输层之间。

9.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征是还包括电子注入层，设置于该第二电极层与该电子传输层之间。

10.一种电子传输层，适用于有机电致发光元件中，其特征是该电子传输层包括：

n+1层第一子传输层，上述这些第一子传输层互相堆叠，其中n为正整数；以及

n层第二子传输层，各第二子传输层是设置于相邻的两层第一子传输层之间，其中该第一子传输层的能隙与该第二子传输层的能隙不同。

11.根据权利要求10所述的电子传输层，其特征是该第一子传输层的能隙大于该第二子传输层的能隙。

12.根据权利要求10所述的电子传输层，其特征是该第一子传输层的能隙小于该第二子传输层的能隙。

13.根据权利要求10所述的电子传输层，其特征是各该第一子传输层与各该第二子传输层的厚度介于10～200埃。

14.根据权利要求10所述的电子传输层，其特征是各该第一子传输层与各该第二子传输层的厚度介于20～100埃。

15.根据权利要求10所述的电子传输层，其特征是各该第一子传输层与各该第二子传输层的厚度介于10～20埃。

16.根据权利要求10所述的电子传输层，其特征是上述这些第一子传输层与上述这些第二子传输层的材质分别选自下列四种化学式所表示的化合物中之一种：

化学式(1)：

Alq3

化学式(2)：

JBEM

化学式(3)：

DPBVi

化学式(4)：

TPBi