TW201535709A - 有機電致發光元件及有機電致發光面板 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種發光效率及生產率較高之有機EL元件、及包含上述有機EL元件之有機EL面板。本發明之有機電致發光元件係依序具有陽極、電洞輸送層、發光單元、電子輸送層、及陰極者，上述發光單元係包含混合發光層，且於上述電洞輸送層與上述混合發光層之間、及上述電子輸送層與上述混合發光層之間之至少一者包含發光摻雜物層，上述混合發光層係含有第一發光主材料及第一發光摻雜物材料，上述發光摻雜物層係實質上僅包含第二發光摻雜物材料，而較上述混合發光層更薄者。

Description

有機電致發光元件及有機電致發光面板
本發明係關於有機電致發光元件(以下，亦稱為「有機EL元件」)及有機電致發光面板(以下亦稱為「有機EL面板」)。更詳細而言係關於具有適於發出複數色之光之構成之有機EL元件、及具備上述有機EL元件之有機EL面板者。
近年來，具備利用有機材料之電場發光之有機電致發光元件之有機EL面板備受矚目。有機EL元件係藉由使自陽極注入之電洞與自陰極注入之電子於配置於兩電極間之發光層內再耦合而發光。有機EL面板係在作為薄型顯示裝置之顯示面板使用時，於高對比度、低電力消耗等方面相對於液晶顯示裝置有優勢。又，有機EL面板係除了顯示裝置以外，亦期待拓展至照明等之用途。
為了以顯示裝置等之用途進行利用，有機EL面板必須可產生多色光，強烈期望可產生白色光之有機EL元件構造。先前，關於可產生白色光之有機EL元件構造，有多種提案。例如，已知有沿鉛直方向積層複數個有機EL元件，且以單一電源驅動之被稱為串疊方式之元件構造。作為串疊方式，一般各有機EL元件發出原色光，亦已知有積層了發出白色光之複數個有機EL元件者(例如，參照專利文獻1)。
此外，已知有使複數色之發光層彼此鄰接而積層之元件構造(例如，參照專利文獻2)、或於單一發光層中含有發光峰值波長不同之2 種以上之發光摻雜物材料之元件構造(例如，參照專利文獻3)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特表2008-511100號公報
專利文獻2：日本專利特表2009-532825號公報
專利文獻3：日本專利特開2011-228569號公報
圖7係顯示先前之具有串疊構造之有機EL面板之一例之剖面示意圖。於圖7所示之有機EL面板200A中，設置於基板210上之有機EL元件220A係具有自基板210側依序積層有陽極222、第一電洞注入層223、藍色發光層226B、第一電子注入層229、中間層231、第二電洞注入層223、黃色發光層226Y、第二電子注入層229、及陰極230之構造。亦可分別於第一電洞注入層223與藍色發光層226B之間、及第二電洞注入層223與黃色發光層226Y之間設置電洞輸送層，又可分別於藍色發光層226B與第一電子注入層229之間、及黃色發光層226Y與第二電子注入層229之間設置電子輸送層。
於如上述之串疊構造之有機EL元件220A中，因發光位置於中間層231之上下完全分離，故容易獲得載子平衡，但難以選擇適於交接電洞與電子之中間層231之材料。因此，具有驅動電壓較高，且因中間層中之載子損失而使發光效率降低等之問題。又，與下述之圖8所示之元件構造相比，因層數必須為2~3倍，故亦存在生產率低之問題。
圖8係顯示先前之具有積層複數色之發光層之構造之有機EL面板之一例之剖面示意圖。於圖8所示之有機EL面板200B中，設置於基板210上之有機EL元件220B係具有自基板210側依序積層有陽極222、電 洞注入層223、藍色發光層226B、紅色發光層226R、綠色發光層226G、電子注入層229、及陰極230之構造。亦可於電洞注入層223與藍色發光層226B之間設置電洞輸送層，又可於綠色發光層226G與電子注入層229之間設置電子輸送層。
於圖8所示之有機EL元件220B中，存在因控制發光位置，而於藍色發光層226B、紅色發光層226R及綠色發光層226G之3層全體中，難以使各色之發光材料高效發光，而發光效率低之問題。
又，於單一發光層中含有2種以上之發光摻雜物材料之元件構造中，亦存在因必須共蒸鍍複數種發光摻雜物材料，故而因發光摻雜物材料彼此之相互作用而容易惰性化，致使發光效率降低之問題。
本發明係鑑於上述現狀而完成者，目的在於提供一種發光效率及生產率較高之有機EL元件、及具備上述有機EL元件之有機EL面板。
本發明者們對於藉由比較簡單之構造實現發光效率高之有機EL元件之方法進行多種研究，結果發現：藉由設置積層有含有發光主材料及發光摻雜物材料之兩者之混合發光層、與實質上僅包含發光摻雜物材料且形成得較混合發光層更薄之發光摻雜物層之發光單元，可使載子之再耦合區域之構成最佳化，而可獲得高發光效率。藉此，想到可徹底解決上述問題，並達成本發明。
即，本發明之一態樣亦可為有機電致發光元件，其係依序具有陽極、電洞輸送層、發光單元、電子輸送層、及陰極者，且上述發光單元係包含混合發光層，且於上述電洞輸送層與上述混合發光層之間、及上述電子輸送層與上述混合發光層之間之至少一者包含發光摻雜物層，上述混合發光層係含有第一發光主材料及第一發光摻雜物材料，上述發光摻雜物層係實質上僅包含第二發光摻雜物材料，而較上 述混合發光層更薄。
本發明之另一態樣亦可為有機電致發光面板，其具有基板、及配置於上述基板上之上述有機電致發光元件。
根據本發明之有機EL元件，藉由於含有發光主材料及發光摻雜物材料之兩者之混合發光層附近，將實質上僅包含發光摻雜物材料之發光摻雜物層設為薄膜，可較複數積層混合發光層之構成，更不易於各層間之界面產生載子之障壁。且，又可使載子之再耦合區域變薄。藉此，可使混合發光層及發光摻雜物層中之發光摻雜物材料高效發光，而獲得高發光效率。
再者，上述發光摻雜物層係可藉由僅使發光摻雜物材料利用短時間之蒸鍍等成膜而形成。因此，本發明之有機EL元件係與如複數積層混合發光層之先前構成相比，生產率亦較高者。
又，因本發明之有機EL面板係具備使高發光效率與生產率並存之有機EL元件者，故可實現生產率優秀、低電力消耗及高亮度之顯示裝置、及照明裝置等。
100A‧‧‧有機EL面板
100B‧‧‧有機EL面板
100C‧‧‧有機EL面板
100D‧‧‧有機EL面板
100E‧‧‧有機EL面板
100F‧‧‧有機EL面板
110‧‧‧基板
120A‧‧‧有機EL元件
120B‧‧‧有機EL元件
120C‧‧‧有機EL元件
120D‧‧‧有機EL元件
120E‧‧‧有機EL元件
120F‧‧‧有機EL元件
121‧‧‧反射電極
122‧‧‧陽極
122B‧‧‧藍色像素之陽極
122G‧‧‧綠色像素之陽極
122R‧‧‧紅色像素之陽極
123‧‧‧電洞注入層
124‧‧‧電洞輸送層
125‧‧‧第一發光摻雜物層
126A‧‧‧混合發光層
126B‧‧‧混合發光層
126C‧‧‧混合發光層
127‧‧‧第二發光摻雜物層
128‧‧‧電子輸送層
129‧‧‧電子注入層
130A‧‧‧陰極
130B‧‧‧陰極
131‧‧‧區塊層
140A‧‧‧發光單元
140B‧‧‧發光單元
140C‧‧‧發光單元
140D‧‧‧發光單元
200A‧‧‧有機EL面板
200B‧‧‧有機EL面板
210‧‧‧基板
220A‧‧‧有機EL元件
220B‧‧‧有機EL元件
222‧‧‧陽極
223‧‧‧電洞注入層
226B‧‧‧藍色發光層
226G‧‧‧綠色發光層
226R‧‧‧紅色發光層
226Y‧‧‧黃色發光層
229‧‧‧電子注入層
230‧‧‧陰極
231‧‧‧中間層
圖1係顯示實施例1之有機EL面板之剖面示意圖。
圖2係顯示實施例2之有機EL面板之剖面示意圖。
圖3係顯示實施例3之有機EL面板之剖面示意圖。
圖4係顯示實施例4之有機EL面板之剖面示意圖。
圖5係顯示實施例5之有機EL面板之剖面示意圖。
圖6係顯示實施例6之有機EL面板之剖面示意圖。
圖7係顯示先前之具有串疊構造之有機EL面板之一例之剖面示意圖。
圖8係顯示先前之具有積層有複數色之發光層之構造之有機EL面 板之一例之剖面示意圖。
本說明書中，有機電致發光亦表述為「有機EL」。且，有機EL元件一般亦稱為有機發光二極體(OLED：Organic Light Emitting Diode)。
以下揭示實施例，對本發明參照圖式更詳細地說明，但本發明並非僅限定於該等實施例。又，各實施例之構成亦可在未脫離本發明之主旨之範圍內進行適當組合，又可進行變更。
[實施例1]
實施例1之有機EL面板係具備自基板側依序具有陽極、電洞注入層、電洞輸送層、發光單元、電子輸送層、電子注入層及陰極之有機EL元件者。發光單元係包含混合發光層、及分別配置於混合發光層之兩側之發光摻雜物層。於本說明書中，將電洞輸送層側之發光摻雜物層記述為「第一發光摻雜物層」，且將電子輸送層側之發光摻雜物層記述為「第二發光摻雜物層」，並於意指兩者之情形時，簡單記述為「發光摻雜物層」。如上所述，發光單元係具有自電洞輸送側依序積層有第一發光摻雜物層、混合發光層、第二發光摻雜物層之構造者。
圖1係顯示實施例1之有機EL面板之剖面示意圖。於圖1所示之有機EL面板100A中，設置於基板110上之有機EL元件120A係具有自基板110側依序積層有反射電極121、陽極122、電洞注入層123、電洞輸送層124、第一發光摻雜物層125、混合發光層126A、第二發光摻雜物層127、電子輸送層128、電子注入層129、及陰極130A之構造。第一發光摻雜物層125、混合發光層126A及第二發光摻雜物層127係構成發光單元140A。
作為基板110，可使用玻璃基板、塑膠基板等。作為基板110，若 使用可彎曲之塑膠基板，則可獲得可撓性有機EL面板。圖1雖未圖示，但於基板110設置有薄膜電晶體。藉由將薄膜電晶體電性連接於反射電極121，而控制有機EL元件120A之驅動。
於本實施例之有機EL面板100A中，配置於陽極122下之反射電極121具有光反射性，且透明陰極130A具有光透射性。即，本實施例之有機EL元件120A係自陰極130A側射出光之頂部發光型元件。圖1中之箭頭係表示自有機EL元件120A發出之光之行進方向。
作為反射電極121之材料係使用銀(Ag)。作為反射電極121，可使用具有光反射性之電極，亦可使用例如鋁(Al)層、銦(In)層取代上述者。反射電極121之厚度設為100nm。
作為陽極122之材料係使用銦錫氧化物(ITO：Indium Tin Oxide)。陽極122之厚度設為50nm。
作為電洞注入層123，使用二吡嗪并[2,3-f：2',3'-h]喹喔啉-2,3,6,7,10,11-六甲腈(HAT-CN)。作為電洞注入層123之材料，可使用與通常之有機EL元件所使用者相同之電洞注入材料。電洞注入層123之厚度設為10nm。
作為電洞輸送層124之材料，使用4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基-胺基]-聯苯(α-NPD)。α-NPD之電洞遷移率μh為10-3~10-4cm2/Vsec，LUMO為約-2.4eV。作為電洞輸送層124之材料，可使用與通常之有機EL元件所使用者相同之電洞輸送材料，但適合使用較第一發光摻雜物層125及混合發光層126A所含有之全部材料，最低空軌道(LUMO：Lowest Unoccupied Molecular Orbital)能級高0.1eV以上者。電洞輸送層124之厚度設為20nm。
第一發光摻雜物層125係實質上僅包含發光摻雜物材料(第二發光摻雜物材料)。即，第一發光摻雜物層125中第二發光摻雜物材料之濃度為100重量%或實質上100重量%。此處，發光摻雜物層中發光摻雜 物材料之濃度為實質上100重量%，意指於發光摻雜物材料以外不含有會對發光摻雜物層之特性造成影響之材料，雖可含有發光摻雜物材料以外之微量之雜質，但較佳為不含有3重量%以上之發光主材料。
作為第一發光摻雜物層125中之第二發光摻雜物材料，亦可使用螢光摻雜物材料或磷光摻雜物材料之任一者。於本實施例中，作為發光摻雜物材料，使用三(2-苯基吡啶)銥(III)(Ir(ppy)3)。第一發光摻雜物層125中之第二發光摻雜物材料亦可為1種，又可為2種以上，但較佳為1種。
又，第一發光摻雜物層125係較混合發光層126A要薄，形成為島狀。即，電洞輸送層124與混合發光層126A有直接連接之部分。發光摻雜物層係只要縮短蒸鍍時間即可形成為島狀。具體而言，若藉由蒸鍍形成最大膜厚為1nm以下之極薄膜，則形成之膜為島狀。第一發光摻雜物層125之最厚部分之厚度(最大膜厚)為0.2nm。第一發光摻雜物層125之最大膜厚之較佳之下限為0.1nm，較佳之上限為1nm，更佳之上限為0.5nm。
第一發光摻雜物層125係可藉由蒸鍍第二發光摻雜物材料而形成。
於第一發光摻雜物層125中，將第二發光摻雜物材料之濃度設為100重量%或實質上100重量%，且形成為島狀，藉此可防止(1)引起濃度猝熄，發光效率降低，(2)阻礙載子輸送，驅動電壓上升，且發光效率降低等。
混合發光層126A係含有至少1種發光主材料(第一發光主材料)及至少1種發光摻雜物材料(第一發光摻雜物材料)之層。本實施例中，使用含有電洞輸送性高之磷光材料系之4,4'-N,N'-二咔唑-聯苯(CBP)作為第一發光主材料，且含有Ir(pic)3作為第一發光摻雜物材料之混合物層。CBP之電洞遷移率μh為10-3~10-6cm2/Vsec，電子遷移率μe為10-8 ~10-10cm2/Vsec，LUMO為約-2.6eV，HOMO為約-5.3eV。CBP與Ir(pic)3之重量比為0.9：0.1。
混合發光層126A較佳為電子輸送性與電洞輸送性同程度之雙極特性，第一發光主材料之電洞遷移率μh與電子遷移率μe之關係較佳為滿足0.01<μe/μh<100，更佳為滿足0.1<μe/μh<10。例如，以複數種發光主材料構成第一發光主材料之情形時，較佳為根據各發光主材料各者之電洞遷移率μh及電子遷移率μe，選出並對比最大之電洞遷移率μh與最大之電子遷移率μe時滿足上述關係式。電洞遷移率μh及電子遷移率μe可藉由例如飛行時間法求得，具體而言，可使用光激發載子遷移率測定裝置(住友重機械工業公司製造，商品名：TOF-401)等之測定裝置測定。作為第一發光主材料，亦可使用電子輸送性之材料與電洞輸送性之材料之混合物。
作為第一發光摻雜物材料，亦可使用螢光摻雜物材料或磷光摻雜物材料之任一者。
混合發光層126A之厚度設為5nm。混合發光層126A之膜厚之較佳之下限為2nm，較佳之上限為10nm，更佳之上限為5nm。
混合發光層126A可藉由共蒸鍍第一發光主材料及第一發光摻雜物材料而形成。
第二發光摻雜物層127係實質上僅包含發光摻雜物材料(第二發光摻雜物材料)。即，第二發光摻雜物層127之第二發光摻雜物材料之濃度為100重量%或實質上100重量%。
作為第二發光摻雜物層127中之第二發光摻雜物材料，可使用螢光摻雜物材料或磷光摻雜物材料中之任一者。於本實施例中，使用[雙(3,5-二氟-2-(2-吡啶基苯基-(2-羧甲基吡啶基)銥(III)](Flrpic)。第二發光摻雜物層127中之第二發光摻雜物材料可為1種，又可為2種以上，較佳為1種。又，第二發光摻雜物層127中之第二發光摻雜物材料 亦可包含與第一發光摻雜物層125中之第二發光摻雜物材料相同種類者，較佳為與第一發光摻雜物層125中之第二發光摻雜物材料與第二發光摻雜物層127中之第二發光摻雜物材料不同種類者。
第二發光摻雜物層127係較混合發光層126A薄，且形成為島狀。即，電子輸送層128與混合發光層126A具有直接連接之部分。第二發光摻雜物層127之最厚部分之厚度(最大膜厚)為0.2nm。第二發光摻雜物層127之最大膜厚之較佳之下限為0.1nm，較佳之上限為1nm，更佳之上限為0.5nm。
第二發光摻雜物層127係藉由蒸鍍第二發光摻雜物材料而形成。
另，混合發光層126A中之第一發光摻雜物材料、第一發光摻雜物層125及第二發光摻雜物層127中之第二發光摻雜物材料較佳為以各層可發出3原色之不同色之光之方式選擇，且可設為任意組合。
作為電子輸送層128之材料，使用紅啡啉(Bphen：Bathophenanthroline)。作為電子輸送層128之材料，可使用與通常之有機EL元件所使用者相同之電子輸送材料，但適合使用較混合發光層126A及第二發光摻雜物層127所含有之全部材料，最高佔用分子軌道(HOMO：Highest Occupied Molecular Orbital)能級低0.1eV以上者。Bphen之電子遷移率μe為10-4~10-5cm2/Vsec，HOMO為約-6.3eV。電子輸送層128之厚度設為30nm。
作為電子注入層129之材料，使用氟化鋰(LiF)。作為電子注入層129之材料，可使用與通常之有機EL元件所使用者相同之電子注入材料。電子注入層129之厚度設為1nm。
作為陰極130A，使用含有Ag及鎂(Mg)之層。Ag與Mg之含有比例係以重量為基準，設為0.9：0.1。作為陰極130A之材料，可使用具有光透射性及導電性之材料，亦可使用例如ITO、銦鋅氧化物(IZO：Indium Zinc Oxide)取代上述者。陰極130A之厚度設為20nm。
於本實施例中，發光單元140A具有以下特徵。
‧共蒸鍍發光主材料與發光摻雜物材料而形成之混合發光層126A係設為1層，且設置有實質上僅包含發光摻雜物材料之發光摻雜物層(第一發光摻雜物層125及第二發光摻雜物層127)，取代積層複數個混合發光層。
‧混合發光層126A為薄膜，且為雙極特性。
‧第一發光摻雜物層125及第二發光摻雜物層127為島狀之極薄膜。
‧電洞輸送層124之LUMO能級較高，電子輸送層128之HOMO能級較低，以使載子不自發光單元140A逃出之方式進行阻斷，提高發光效率。
由於具有上述特徵，故本實施例之發光單元140A係與積層有3層混合發光層之先前型之發光單元相比，包含發光主材料之層彼此之界面中不存在障壁，因而於各層間之界面不易產生載子之障壁。又，發光單元140A之厚度較薄。因以上之理由，載子易於第一發光摻雜物層125、混合發光層126A及第二發光摻雜物層127之3層之整體擴散，可將3層之整體作為載子之再耦合區域而活用。其結果，可使3層所含之3種發光摻雜物材料全部高效發光，而獲得較高之發光效率。又，只要對各像素以改變陽極之厚度之方式圖案化，即可於各像素提取不同色之光。因此，藉由不設置複數個發光層、及其等間之中間層之簡單構造，可實現能顯示白色之設備。
[實施例2]
實施例1係關於頂部發光型之有機EL面板者，亦可於底部發光型之有機EL面板應用本發明之構成。實施例2係關於底部發光型之有機EL面板，除了一對電極之構成以外，具有與實施例1之有機EL面板相同之構成。
圖2係顯示實施例2之有機EL面板之剖面示意圖。於圖2所示之有機EL面板100B中，設置於基板110上之有機EL元件120B係具有自基板110側依序積層有陽極122、電洞注入層123、電洞輸送層124、第一發光摻雜物層125、混合發光層126A、第二發光摻雜物層127、電子輸送層128、電子注入層129、及陰極130B之構造。圖2中之箭頭係顯示自有機EL元件120B發出之光之行進方向。
於本實施例中，作為陽極122之材料，使用ITO。陽極122之厚度設為100nm。
於本實施例中，作為陰極130B之材料，使用鋁(Al)。陰極130B之厚度設為100nm。
於本實施例中，亦與實施例1相同，可實現載子之再耦合區域於第一發光摻雜物層125、混合發光層126A及第二發光摻雜物層127之3層之整體擴展，而可使3層所含之3種發光摻雜物材料全部高效發光之能顯示白色之設備。
[實施例3]
於實施例1中，作為混合發光層126A中之第一發光主材料，使用電洞輸送性較高之CBP，於本發明中，混合發光層亦可包含2種以上之發光主材料。實施例3係除了使用將電洞輸送性高之CBP、與電子輸送性高之2,2',2"-(1,3,5-三價苯基)-三(1-苯基-1-H-苯並咪唑(TPBI)以1：1之重量比混合者作為第一發光主材料以外，具有與實施例1之有機EL面板相同之構成。
圖3係顯示實施例3之有機EL面板之剖面示意圖。於圖3所示之有機EL面板100C中，設置於基板110上之有機EL元件120C係具有自基板110側依序積層有反射電極121、陽極122、電洞注入層123、電洞輸送層124、第一發光摻雜物層125、混合發光層126B、第二發光摻雜物層127、電子輸送層128、電子注入層129、及陰極130A之構造。第 一發光摻雜物層125、混合發光層126B及第二發光摻雜物層127係構成發光單元140B。圖3中之箭頭係表示自有機EL元件120C發出之光之行進方向。
於本實施例中，作為混合發光層126B，使用含有電洞輸送性高之CBP及電子輸送性高之TPBI作為第一發光主材料，且含有Ir(pic)3作為第一發光摻雜物材料之混合物層。TPBI之電子遷移率μe為10-5~10-6cm2/Vsec左右，LUMO為約-2.8eV，HOMO為約-5.7eV。CBP、TPBI及Ir(pic)3之重量比設為0.45：0.45：0.1。混合發光層126B之厚度設為5nm。
於本實施例中，亦與實施例1相同，可實現載子之再耦合區域於第一發光摻雜物層125、混合發光層126B及第二發光摻雜物層127之3層之整體擴展，而可使3層所含之3種發光摻雜物材料全部高效發光之能顯示白色之設備。又，因混合發光層126B之雙極性較混合發光層126A提高，故可進而實現高效化。
[實施例4]
於實施例1中，於混合發光層126A之兩側，配置有第一發光摻雜物層125及第二發光摻雜物層127，於本發明中，發光摻雜物層亦可僅配置於混合發光層之單側。實施例4係除了取代由第一發光摻雜物層125、混合發光層126A及第二發光摻雜物層127構成之發光單元140A，使用不含第一發光摻雜物層，且變更混合發光層之材料之發光單元以外，具有與實施例1之有機EL面板相同之構成。
圖4係顯示實施例4之有機EL面板之剖面示意圖。於圖4所示之有機EL面板100D中，設置於基板110上之有機EL元件120D係具有自基板110側依序積層有反射電極121、陽極122、電洞注入層123、電洞輸送層124、混合發光層126C、第二發光摻雜物層127、電子輸送層128、電子注入層129、及陰極130A之構造。混合發光層126C及第二 發光摻雜物層127係構成發光單元140C。圖4中之箭頭係表示自有機EL元件120D發出之光之行進方向。
於本實施例中，作為混合發光層126C，使用含有電洞輸送性較高之CBP作為第一發光主材料，且含有Ir(bzq)3作為第一發光摻雜物材料之混合物層。CBP及Ir(bzq)3之重量比設為0.9：0.1。混合發光層126C之厚度設為5nm。
於本實施例中，雖未設置第一發光摻雜物層125，但藉由於混合發光層126C使用發出中間色即黃色之光之材料，且與發出藍色之光之第二發光摻雜物層127組合，而可實現能顯示白色之設備。雖具有省略第一發光摻雜物層125而可使構成簡略化之優點，但在用於顯示器時亦具有單色之色再現性不充分之顧慮，故特別適於照明用途。又，於混合發光層126C及第二發光摻雜物層127之2層之整體擴展載子之再耦合區域，可使2層所含之2種發光摻雜物材料全部高效發光。
[實施例5]
實施例5係除了於混合發光層126A與第二發光摻雜物層127之間插入含有第一發光主材料之區塊層以外，具有與實施例1之有機EL面板相同之構成。
圖5係顯示實施例5之有機EL面板之剖面示意圖。於圖5所示之有機EL面板100E中，設置於基板110上之有機EL元件120E係具有自基板110側依序積層有反射電極121、陽極122、電洞注入層123、電洞輸送層124、第一發光摻雜物層125、混合發光層126A、區塊層131、第二發光摻雜物層127、電子輸送層128、電子注入層129、及陰極130A之構造。第一發光摻雜物層125、混合發光層126A、區塊層131及第二發光摻雜物層127係構成發光單元140D。圖5中之箭頭係表示自有機EL元件120E發出之光之行進方向。
根據發光摻雜物材料之種類，存在混合發光層所產生之激子與 發光摻雜物層所產生之激子彼此相互作用而惰性化，致使發光效率降低之情形。因此，於本實施例中，藉由將區塊層131插入於混合發光層126A與第二發光摻雜物層127之間，而避免混合發光層126A中之第一發光摻雜物材料與第二發光摻雜物層127中之第二發光摻雜物材料接觸，藉此防止激子彼此相互作用所引起之惰性化，進而提高發光效率。
作為區塊層131之材料，只要為可輸送電子及電洞之兩載子之材料，即無特別限定，例如亦可使用TPD、TCTA等之電洞輸送材料、Alq3、BCP等之電子輸送材料，自易激發摻雜物材料而言，適合使用發光主材料。作為使用於區塊層131之發光主材料，可使用混合發光層126A所含之第一發光主材料，又可使用混合發光層126A未含之發光主材料(第二發光主材料)，亦可併用第一發光主材料與第二發光主材料。於本實施例中，作為區塊層131之材料，使用相當於第一發光主材料之CBP。
區塊層131之材料較佳為於電洞遷移率μh與電子遷移率μe之關係中滿足0.01<μe/μh<100，更佳為滿足0.1<μe/μh<10。例如，區塊層131含有第一發光主材料與第二發光主材料之兩者之情形時，較佳為自第一及第二發光主材料各者之電洞遷移率μh及電子遷移率μe，選出最大之電洞遷移率μh與最大之電子遷移率μe並對比時，滿足上述關係式。又，區塊層131之材料僅為第二發光主材料之情形時，作為第二發光主材料，較佳為電洞遷移率μh與電子遷移率μe之關係滿足0.01<μe/μh<100之材料，更佳為滿足0.1<μe/μh<10之材料。區塊層131之厚度設為5nm。
於本實施例中，電子輸送層128之材料係適合使用較混合發光層126A及第二發光摻雜物層127所含有之全部材料、及區塊層131所含有之全部材料，HOMO能級低0.1eV以上者。
於本實施例中，亦與實施例1相同，可實現載子之再耦合區域於第一發光摻雜物層125、混合發光層126B及第二發光摻雜物層127之3層之整體擴展，而可使3層所含之3種發光摻雜物材料全部高效發光之能顯示白色之設備。
另，於本實施例中，區塊層131係相對於混合發光層126A僅設置於電子輸送層128側，亦可相對於混合發光層126A僅設置於電洞輸送層124側，又可相對於混合發光層126A設置於電子輸送層128側及電洞輸送層124側之兩側。於電洞輸送層124側設置區塊層131之情形時，電洞輸送層124之材料適合使用相較於第一發光摻雜物層125及混合發光層126A所含有之全部材料、及區塊層131所含有之全部材料，LUMO能級高0.1eV以上者。
[實施例6]
於實施例6中，說明白色顯示之原理。實施例6係除了變更陽極之構成以外，具有與實施例1之有機EL面板相同之構成。
圖6係顯示實施例6之有機EL面板之剖面示意圖。於圖6所示之有機EL面板100F中，設置於基板110上之有機EL元件120F係具有自基板110側依序積層有反射電極121、陽極122、電洞注入層123、電洞輸送層124、第一發光摻雜物層125、混合發光層126A、第二發光摻雜物層127、電子輸送層128、電子注入層129、及陰極130A之構造，且陽極122係設置於各像素，包含藍色像素之陽極122B、綠色像素之陽極122G及紅色像素之陽極122R。圖6中之箭頭係表示自有機EL元件120F發出之RGB之3原色之光之行進方向。
藍色像素之陽極122B係包含厚度20nm之ITO膜，綠色像素之陽極122G係包含厚度60nm之ITO膜，紅色像素之陽極122R係包含厚度100nm之ITO膜。於實施例6之有機EL面板中，因陽極122之厚度於各像素有差異，故可於各像素產生不同之光學干擾，而提取不同色之 光。在用於顯示器時，因藉由RGB之3原色之組合進行各色之顯示，故實施例6之構成係適於顯示器用途者。又，於各像素對陽極122之厚度設置差之情形係無需高精密之蒸鍍遮罩亦可實現。
[附記]
以下舉出本發明之有機EL元件之較佳態樣之例。各例亦可在未脫離本發明之主旨之範圍內適當組合。
上述發光摻雜物層之厚度亦可為1nm以下。藉此，可將發光摻雜物層形成為島狀，可於發光單元內之整體擴散載子，而使其高效發光。
上述第一發光主材料之電洞遷移率μh與電子遷移率μe之關係亦可滿足0.01<μe/μh<100。藉由如此般提高發光主材料之雙極性，可進而實現高效率化。
上述發光摻雜物層係包含位於上述電洞輸送層與上述混合發光層之間之第一發光摻雜物層，且構成上述電洞輸送層之材料亦可為最低空軌道之能級較上述混合發光層及上述第一發光摻雜物層中所含有之全部材料高0.1eV以上者。藉此，可抑制自電子輸送層側注入於混合發光層之電子(載子)流入電洞輸送層側，從而防止發光效率之降低。
上述發光摻雜物層係包含位於上述電子輸送層與上述混合發光層之間之第二發光摻雜物層，且構成上述電子輸送層之材料亦可為最高佔用分子軌道之能級較上述混合發光層及上述第二發光摻雜物層中所含有之全部材料低0.1eV以上者。藉此，可抑制自電洞輸送層側注入於混合發光層之電洞(載子)流入電子輸送層側，從而防止發光效率之降低。
上述發光單元係於上述混合發光層與上述發光摻雜物層之間包含區塊層，上述區塊層亦可為含有可輸送電子及電洞之兩載子之材料 者。藉此，可防止混合發光層所產生之激子與發光摻雜物層所產生之激子彼此相互作用而惰性化，且發光效率降低。因此，可進而提高發光效率。
上述區塊層之材料之電洞遷移率μh與電子遷移率μe之關係亦可滿足0.01<μe/μh<100。如此藉由提高第二發光主材料之雙極性，可進而實現高效率化。
上述發光單元係自上述電洞輸送層側包含作為上述發光摻雜物層之第一發光摻雜物層、作為上述區塊層之第一區塊層、及上述混合發光層，構成上述電洞輸送層之材料亦可為最低空軌道之能級較上述混合發光層、上述第一區塊層及上述第一發光摻雜物層中所含有之全部材料高0.1eV以上者。藉此，可抑制自電子輸送層側注入於混合發光層之電子(載子)流入電洞輸送層側，從而防止發光效率之降低。
上述發光單元係自上述電子輸送層側包含作為上述發光摻雜物層之第二發光摻雜物層、作為上述區塊層之第二區塊層、及上述混合發光層，且構成上述電子輸送層之材料亦可為最高佔用分子軌道之能級較上述混合發光層、上述第二區塊層及上述第二發光摻雜物層中所含有之全部材料低0.1eV以上者。藉此，可抑制自電洞輸送層側注入於混合發光層之電洞(載子)流入電子輸送層側，從而防止發光效率之降低。
100A‧‧‧有機EL面板
110‧‧‧基板
120A‧‧‧有機EL元件
121‧‧‧反射電極
122‧‧‧陽極
123‧‧‧電洞注入層
124‧‧‧電洞輸送層
125‧‧‧第一發光摻雜物層
126A‧‧‧混合發光層
127‧‧‧第二發光摻雜物層
128‧‧‧電子輸送層
129‧‧‧電子注入層
130A‧‧‧陰極
140A‧‧‧發光單元

Claims (10)

  1. 一種有機電致發光元件，其特徵在於其係依序包含如下構件者：陽極；電洞輸送層；發光單元；電子輸送層；及陰極；且上述發光單元係包含混合發光層，且於上述電洞輸送層與上述混合發光層之間、及上述電子輸送層與上述混合發光層之間之至少一者包含發光摻雜物層；上述混合發光層係含有第一發光主材料及第一發光摻雜物材料；上述發光摻雜物層係實質上僅包含第二發光摻雜物材料，而較上述混合發光層更薄。
  2. 如請求項1之有機電致發光元件，其中上述發光摻雜物層之厚度為1nm以下。
  3. 如請求項1或2之有機電致發光元件，其中上述第一發光主材料之電洞遷移率μh與電子遷移率μe之關係滿足0.01<μe/μh<100。
  4. 如請求項1至3中任一項之有機電致發光元件，其中上述發光摻雜物層係包含位於上述電洞輸送層與上述混合發光層之間之第一發光摻雜物層；且構成上述電洞輸送層之材料其最低空軌道之能級較上述混合發光層及上述第一發光摻雜物層中所含有之全部材料高0.1eV以上。
  5. 如請求項1至3中任一項之有機電致發光元件，其中上述發光摻雜物層係包含位於上述電子輸送層與上述混合發光層之間之第二發光摻雜物層；且構成上述電子輸送層之材料其最高佔用分子軌道之能級較上述混合發光層及上述第二發光摻雜物層中所含有之全部材料低0.1eV以上。
  6. 如請求項1至5中任一項之有機電致發光元件，其中上述發光單元係於上述混合發光層與上述發光摻雜物層之間包含區塊層；上述區塊層係含有可輸送電子及電洞之兩載子之材料。
  7. 如請求項6之有機電致發光元件，其中上述區塊層之材料之電洞遷移率μh與電子遷移率μe之關係滿足0.01<μe/μh<100。
  8. 如請求項6或7之有機電致發光元件，其中上述發光單元係自上述電洞輸送層側包含作為上述發光摻雜物層之第一發光摻雜物層、作為上述區塊層之第一區塊層、及上述混合發光層；且構成上述電洞輸送層之材料其最低空軌道之能級較上述混合發光層、上述第一區塊層及上述第一發光摻雜物層中所含有之全部材料高0.1eV以上。
  9. 如請求項6至8中任一項之有機電致發光元件，其中上述發光單元係自上述電子輸送層側包含作為上述發光摻雜物層之第二發光摻雜物層、作為上述區塊層之第二區塊層、及上述混合發光層；且構成上述電子輸送層之材料其最高佔用分子軌道之能級較上述混合發光層、上述第二區塊層及上述第二發光摻雜物層中所含有之全部材料低0.1eV以上。
  10. 一種有機電致發光面板，其包含基板、及配置於上述基板上之如請求項1至9中任一項之有機電致發光元件。
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