TWI242392B - High contrast organic light-emitting device - Google Patents

Description

1242392 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係《於有雜光電子顯示元件，翻細於—種具有消光層 之南對比有機激光電子顯示元件。 【先前技術】 • 有機發光二極體元件，例如有機發光二極體，已被廣泛的研 究與應用於平面面板顯示器上。應时機發光二極體元件之平面 _面板顯示器，其亮度係大於液晶顯示器⑽s)，因為有機發光二 極體元件本身可以放射光線，而不需要背光系統。除此之外，藉 由不同的有機材料’有機發光二極體元件可放射出具有高發光效 能之紅 '綠、藍錢。再者，有機發光二極體元件可在低驅動電 壓下運作且有較廣之可視角。 有機發光二極體元件於結構上通常有許多層，包括一複合式 有機内層結構，其更包括—放射層如三明治般夾在—陰極與陽極 籲之間。有機發光二極體元件通常具有—透明電極，例如為陽極， 設置於有機内層結構與—透明基板之間，以使放射層於整個基板 上提供可見之照度顯示。—金屬陰極通常設置於有機⑽結構之 後而且Μ於有機發光二極體元件重要要件為確認金屬陰極與 有機内層結減料良好的制。#光線由外在環境射人顯示裝 置時’光線穿透透明層再被金屬陰極反射，但此反射光將會干擾 放射層所放射之光線，因此，如何發展出用消除而非反射環境光

0632-A50328-TWF 5 1242392 線之方式的高對比發光二極體實為重要之課題。 目前已存有許多方法致力於解決因為環境光線反射所造成之 面板亮度失真問題，然而，這些方法都需要額外的裝置造成相當 大的成本需求。舉例來說，在有機發光二極體元件外加一透鏡； 另一方法為將陰極形成包含壤層之黑電極（black electrode)，此 、 一電極雖可用以消除光線以及減少因為反射所引起之問題，但是 -由於在陰極上增加碳層的結果，會造成陰極與電子傳輸層[1，2, 4-• 三氮（唑）（TAZ，1，2, 4-triazole)]之間跨壓下降，同時，碳層也 會造成陰極與電子傳輸層彼此間接觸變差。為避免這個問題，一 鎂層必須被加入至黑電極與TAZ電子傳輸層之間，並作為陰極的 一部分。將額外的鎮層加入於碳層與有機層之間，可藉由鎮層與 有機材料能階結合而增強載子注入，其中鎂層係採用有別於形成 有機内層結構之沉積方法所形成。因此，為配合碳層而形成鎂層 之三層陰極結構，於生產速率方面與大量製造的考量上皆是不智 •之舉。 因此，如何能製造出一具有消光層之高對比有機發光二極體 元件，其中此消光層可用於吸收環境光線、製造出不扭曲之顯示 資訊、且相容於元件内其他材料、以及不會引起非預期之高功率 的消耗至為重要。尤其是製造出一個不需碳層黑電極加上搭配鎂 層用於多層、陰極結構上的有機發光二極體元件更為重要。 0632-A50328-TWF 6 1242392 【發明内容】 有鑑於此，本發明提供一種高對比有機發光電子元件，包括: 一基板、鄰接於基板的一第一電極、一第二電極、以及設置於電 極間一有機内層結構，其中有機内層結構包括一光放射層、以及 一複合式電子傳輸層，且其中複合式電子傳輸層包括一透明電子 傳輸層、以及一消光電子傳輸層。 於另一實施例中，本發明提供一種高對比有機發光二極體元 件，包括：一基板、設置於基板上方的一第一電極、以及設置於 > 第一電極上方的一複合式有機内層結構。複合式有機内層結構更 包括一發光電子層、以及一複合式電子傳輸層，其中複合式電子 傳輸層更包括一第一電子傳輸層、以及包括碳化合物之一第二消 光電子傳輸層；另外，一第二電極係設置於複合式有機内層結構 上方。 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。 【實施方式】 第1圖係描述本發明發光二極體有機發光電子元件之具體實 施例。有機發光二極體元件包括一基板1、一第一電極3，例如是 陽極、一有機發光二極體内層結構5、以及一第二電極9，例如是 陰極，其中有機發光二極體内層結構5更可包括一黑電子傳輸層 (Black Electron Transport Layer)7。於一較佳實施例中，基板 1或陽極3係可為透明，而有機發光内層結構5則放射出可見光線 11，於穿透陽極3與基板1之後，產生顯示功能。環境光線13進 0632-A50328-TWF 7 1242392 入有機發光二極體元件中，並穿透透明之陽極3或是第二電極9 兩者之一，且環境光線13可為戶外光線或是室内環境之光線。如 第1圖所示，環境光線13進入有機發光二極體元件並穿透透明基 板1與透明陽極3。 於另一實施例中（並未顯示圖式），有機發光二極體内層結構5 放射出光線並穿透一透明陰極9，並且於此實施例中，基板1可為 不透明物質且環境光線亦可穿透透明陰極9。 若能防止環境光線不影響有機發光二極體元件，如第1圖中 之反射性金屬陰極9為較佳，因為反射光會與有機發光二極體元 件所放射之光線混合，進而造成OLED自發光光線失真。黑電子傳 輸層7，可藉由第1圖中所示之吸收點15來吸收環境光線，以防 止或至少大量限制光線的反射。因為黑電子傳輸層7吸收了大部 分或全部之環境光線13，因而很少或幾乎沒有產生被陰極9反射 之反射光線17，如第1圖中虛線所顯示。於一較佳實施例中，所 有環境光線13完全被吸收且無反射光線17產生。 第1圖所示之本發明之有機發光二極體元件為底射式有機發 光二極體元件，或稱為向下發光之有機發光二極體元件，其放射 光線可穿透皆為透明之陽極3與基板1。於另一實施例中，本發明 之有機發光二極體元件可為上射式有機發光二極體元件，且可由 相反方向發射光線，亦即相反於基板且穿透一透明陰極。以下所 描述之内容雖與底射式有機發光二極體元件100相關聯，如第2 0632-A50328-TWF 8 1242392 圖所示，但應了解的是，本發明之複合式電子傳輸層亦可應用於 上射式有機發光二極體元件，如第3圖所示。 第2圖係為第1圖中有機發光二極體元件實施例之細部圖， 如第2圖所示，底射式有機發光二極體元件100，包括：基板1 ' 陽極3、有機發光内層結構5、以及陰極9，其中於本實施例中， • 陰極9更包括電子注入層29舆金屬層33，而有機發光内層結構5 係一複合式結構，包括複合式電子傳輸層（ETL)21、放射層 # (EML)23、電洞傳輸層（HTL)25、以及電洞注入層（HIL)27。複合式 電子傳輸層21具有黑電子傳輸層（BETL)7、且更包括一具有實質 助益之透明電子傳輸層31，其舆黑電子傳輸層7邊界相接。 上述實施例之有機發光二極體元件100,如第2圖所示，為底 射式有機發光二極體元件，其中基板1可為玻璃、石英、塑膠或 其他適合之透明材質如光傳送材料所組成。而陽極3係為透明， 於一較佳實施例中，由氧化銦錫（indium tin oxide, ITO)組成， ^ 而氧化銦錫為絕佳之陽極，因為它具有高功函數（work function) 與透明度，至於其他適合作為陽極之材料，則包括其他高工作功 能之金屬或是這些金屬之合金。口比p各紫質（porphorinic)或苯二 甲藍素（pthalocyanine)複合物，如銅苯二甲藍素（CuPc)則可用於 電洞注入層27，於其他的實施例中亦可用其他適合的材料。許多 不同材料可作為電洞傳輸層25,在芳香族之胺類中如4, 4’ [N-(l-萘基）-N-苯基氨]二苯基（NPB)為較佳材料。於放射層23中可藉由 0632-A50328-TWF 9 !242392 % /同與笔子的再結合來放射光線，並可由各種不同可獲得的商業 材料來形成，另，不同基材與不同.染劑可使用於製造不同顏色的 光線，於一較佳實施例中，9,u二苯基蔥藍色摻雜劑 (9，ll-dinapthyl anthracene-blue dopant)可用於製造藍光，至 ;其他發光電子元件材料與染劑於其他實施例的例子中亦可運 用0 理心的陰極材料具有良好的薄膜形成的特質，以確保與底下 :機層良好接觸’促進電子以低電壓注入以及具有良好的穩定 度、。在第2圖之底射式有機發光二極體元件之實施例中，陰極s 為不透明n較佳實_中’陰極9包括與有機發光内層 (如電子傳輸層21)接觸之—薄電子注人層.且上蓋—較厚之 =屬層33。於-較佳實施例中，電子注入層29之厚度約為埃， 上金屬層33之厚度則為數百至數千埃附近，並且其他 相對厚度則適用於其他實祐仞+ ^ 子度或 ，、他Λ轭例中。薄電子注入層2 9可包括低功了 數功能之金屬（<UeV)或是金屬鹽(ffletal _)，亦即較厚之: 屬層％不需具有低功函數。於—較佳實施射，電子注入居29 可由驗㈣化物所組成，如氟㈣⑽），而金屬層犯則可^ 或其他適於用作電極之反射金屬所組成。本發明之黑電子傳輪居呂 係以直接鄰近於陰極9的方— 、' 、 式形成，特別是鄰近於陰極g之雷 注入層29，如第2圖所示。、 電子 有機發光内層5包括複合式電子傳輸層21，其_複合式

0632-A50328-TWF 1242392 .傳輪層21更包括黑電子傳輸層7 較佳實施例中，較佳地，里兩子㈣ 曰电子傳輪層3卜於- 4地黑，子傳輪層7相對於由八幾基紹_) 所形成之深層電子傳輪声，帶占 _古η 較接近於非透明電極之陰極9 的也方，另外，其他適合於電子 、 輸之材枓亦可使用於其他實施 例中。此外’深層電子僂輪芦 ^ ' 可作為光傳輪材料以致於當環境 光線透過基板1的表面35進入 一 機發光二極體元件100時，且如 第1圖所不，％境光線J3可在 …电子傳輸層7吸收前，穿透深 層電子傳輸層31。 黑電子傳輸層7為―般、;肖光材料，而且於-較佳實施例中以 100至2_埃之厚度較佳，且1〇〇至斯埃之厚度於一特定實施 例中較k i_，、他厚度也可翻於其他實施射。黑電子傳輸層7 以多碳化合物如碳60組成較佳，但其他多碳化合物如碳7Q、碳 76厌78石反82石反84、石反90、碳96亦可使用於其他實施例中。 多碳化合物為封閉型類固醇芳香族分子（山^ st_dal a酬atlC —s)且具有偶數個碳原子數量，使用多碳化合物 如碳6。作為-電子傳輸層’可免除需利用額外的一鎮層⑽)，來 抑制如習知技術所述的-黑電極與—有機内層結構之間跨壓的下 降。再者，黑電子傳輸層7可與陰極9相容並良好附著於其上。 於-較佳實施例巾’黑電子傳輪層7直接插人設置於由a化裡所 形成之電子注人層29與由⑼絲所形成之深層電子傳輸層31 之間，且黑電子傳輸層7與其他形成於有機發光二極體元件上之 0632-A50328-TWF 11 1242392 有機層採用相同薄膜形成方式為較佳，並於一較佳實施例中，來 源相同的氣體可一起運用。而不同的氣相沉積方法如化學氣相沉 積法（CVD)，或是物理氣相沉積法（PVD)，可被用於形成黑電子傳 輸層7、以及有機發光内層5之其他層別。但是，於其他實施例中， 其他薄膜形成方法亦可使用。 • 此包含黑電子傳輸層7之高對比有機發光電子顯示元件顯示 出增強性能之特徵。特別地，額外增加的黑電子傳輸層7之厚度 • 可為0埃至300埃，可以讓有機發光二極體元件的對比比率增加， 而反射率則隨著黑電子傳輸層7的厚度增加而減少。如第2圖有 機發光二極體元件所示，於此實施例中，其中透明陽極3係由氧 化銦錫所組成、電動傳輸層25由4, 4’ [N-(l-萘基）-N-苯基氨] 二苯基所組成、放射層23由9, 11二苯基蔥藍色摻雜劑所組成、 電子傳輸層21由八羥基鋁所組成、黑電子傳輸層7由碳60所組 成、電子注入層由氟化鋰所組成、而陰極9由鋁所組成，有所助 • 益的是，當黑電子傳輸層7的厚度由0至300埃增加時，用於驅 動裝置之電流維持穩定低於25 J/cm2，且驅動電壓並未明顯增加。 於第2圖中所示之有機發光二極體之實施例中以及與第2圖 相關之描述係與底射式有機發光二極體元件有關，其中基板1與 陽極3係為透明且有機發光二極體元件放射光線並穿透基板1與 陽極3。同時於此實施例中，環境光線進入有機發光二極體元件内 並穿透基板1與陽極3,且被由反射材料所製成之第二陰極9所反 0632-A50328-TWF 12 1242392 射0 於第3圖之另一實施例中，有機發光二極體元件為上射式有 機發光二極體元件。如第3圖所示，上射式有機發光二極體元件 150包括：一基板101、一陽極105、一有機發光内層結構109、一 電子注入層107、以及一陰極123。有機發光内層結構109包括由 、黑電子傳輸層113、以及一深層電子傳輸層115所組成之電子傳輸 層；有機發光内層結構109也包括放射層117、電洞傳輸層119、 # 以及電洞注入層121。於本實施例中，陰極123係由透明材料所組 成且有機發光二極體元件放射光線穿過陰極123。環境光線亦穿過 陰極123進入有機發光二極體元件。可視為鄰近於電子注入層107 之黑電子傳輸層113,吸收由陰極123入射之環境光線。第3圖所 示之上射式有機發光二極體元件150運作方式與第2圖之底射式 有機發光二極體元件運作原理相同，且黑電子傳輸層113可讓放 射層117所放射之光線通過。而此上射式有機發光二極體元件相 • 較於習知有機發光二極體元件亦可享用較高之對比比率。 前述僅用來說明本發明的原則，於此僅管在不明確的敘述或 圖示下，在不脫離其精神與範圍下，可以被熟悉此技藝之人士用 來做不同的設計變化實施本發明。因此，在此所有的例子與有條 件的語言主要用來表達一種教學的目的與辅助讀者了解本發明之 構造與本發明之概念以促進本技藝，且本案所描述的例子與條件 不是用來限制本發明。此外.，在此所有描述本發明之構造、外觀 與實施例，僅只是例子，並包括結構與其相等之功能。另外，亦 0632-A50328-TWF 13 1242392 指出與上述相同的元件，包括現在所知與未來將開發的，例如， 在不考慮結構下，開發任何具有相同功能的元件。 實施例之描述是用來伴隨著圖示被閱讀，其可被想像成整個 說明書的一部分。在本說明書中，相關的術語如'\下"、〜上//、 、'水平夕、 '、垂直、 ''上面夕 ' 下面，，、、、上，，、、、下、 ''頂〃與''底〃和其衍生出的同義詞（例如，ν'水平地〃、Λ向 下地〃〃向上地〃等）應當被解釋為方位之參考。這些相關的術 > 語，方便於描述且需要解釋或在特定的方向操作。除了特別地描 述之外，考量附屬、連接的術語，且如 ''連結〃與''互連〃，參 考一關係在結構中被固定或附屬在另一個或直接或間接通過介於 其中的結構，和可移動或剛性附屬件或關係。 本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明 的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内， 當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申

I 請專利範圍所界定者為準。 0632-A50328-TWF 14 1242392 【圖式簡單說明】 第1圖係表示本發明有機發光二極體元件放射與吸收光線之 剖面圖； 第2圖係表示本發明有機發光二極體元件之細部剖面圖；以 及 第3圖係表示本發明有機發光二極體元件於另一實施例之細 部剖面圖。 【主要元件符號說明】 1〜基板 3〜陽極 5〜有機發光二極體内層 7〜黑電子傳輸層 9〜陰極 11〜可見光線 13〜環境光線 15〜吸收點 17〜反射光線 21〜電子傳輸層 23〜放射層 25〜電洞傳輸層 27〜電洞注入層 29〜電子注入層 31〜深層電子傳輸層 33〜金屬層 35〜表面 0632-A50328-TWF 15 1242392 100〜底射式有機發光二極體元件 101〜基板 10 5〜陽極 107〜電子注入層 113〜黑電子傳輸層 115〜深層電子傳輸層 117〜放射層 119〜電洞傳輸層 121〜電洞注入層 .123〜陰極 150〜上射式有機發光二極體元件

16

0632-A50328-TWF

Claims (1)

1. Ϊ242392 、申請專利範圍 丄·一種 ~基板； 南對比有機發光 電子元件，包括 '第-電極，設置於該基板上； 第二電極；以及 並包括： 有機内層結構，設置於該㈣極之間， —放射層；以及 —複合式電子傳輸層，包括： 一透明電子傳輸層，·以及 —消光電子傳輪層。 範圍第1項所述之高對比有機發光電子元件，其 〜扁先電子傳輪層係包括一多碳化合物。 3’ 專利範圍第2項所述之高對比有機發光電子元件，盆 中該夕碳化合物為碳60。 /、 •二申清專利範圍第1項所述之高對比有機發光電子元件，其 該消光電子傳輸層係直接鄰接於該第一電極或該第二電 極° 包 )· ^申請專利範圍第1項所述之高對比有機發光電子元件，立 中該第一電極或該第二電極係包含鋰化氟或鋁。 /、 •如申睛專利範圍第5項所述之高對比有機發光電子元件，其 中該透明電子傳輸層包含八羥基鋁且該消光電子傳輸層設 置於該透明電子傳輸層與該第—電極或與該第二電極之間。 •如W專利範圍第1項所述之高對比有機發光 電子元件，其 0632-A50328-TWF 17 1242392 中該透明電子傳輸層包含八羥基鋁且該消光電子傳輸層與 該透明電子傳輸層相連接。 8. 如申請專利範圍第.1項所述之高對比有機發光電子元件，其 中該有機内層結構更包括一電洞注入層、以及一電洞傳輸 〇 9. 如申請專利範圍第8項所述之高對比有機發光電子元件，其 中該電洞傳輸層包含4, 4’ [N-(l-萘基）-N-苯基氨]二苯基。 10. 如申請專利範圍第8項所述之高對比有機發光電子元件，其 I 中該光放射層包含9, 11二苯基蔥藍色摻雜劑。 11·如申請專利範圍第8項所述之高對比有機發光電子元件，其 中該電洞注入層設置鄰接並接觸於該第一電極，而該電洞傳 輸層設置鄰接並接觸於該電洞注入層，而該光放射層設置鄰 接並接觸於該電洞傳輸層，而該透明電子傳輸層設置鄰接並 接觸於該放射層，而該消光電子傳輸層設置鄰接並接觸於該 透明電子傳輸層，而該第二電極係設置鄰接並接觸於該消光 電子傳輸層。 12. 如申請專利範圍第1項所述之高對比有機發光電子元件，其 # 中該消光電子傳輸層吸收經由該第一電極或該第二電極之 進入該元件内之環境光線。 13. 如申請專利範圍第1項所述之高對比有機發光電子元件，其 中該基板與該第一電極是透明的，且該第一電極為陽極而該 第二電極為金屬陰極。 14. 如申請專利範圍第1項所述之高對比有機發光電子元件，其 中該消光電子傳輸層之厚度範圍約為100至2000埃。 15. 如申請專利範圍第1項所述之高對比有機發光電子元件，其 中該第一電極與該第二電極兩者之一為陰極，並且接觸鄰近 0632-A50328-TWF 18 1242392 於該消光電子傳輸層之一電子注入層。 16. —種高對比有機發光電子元件，包括： 一基板； 一第一電極，設置於該基板上； 一複合式有機内層結構，設置於該第一電極上，包括： 一發光電子層；以及 一複合式電子傳輸層，包括一電子傳輸層、以及含有多碳化 合物之一消光電子傳輸層；以及 一第二電極，設置於該複合式有機内層結構上。 17. 如申請專利範圍第16項所述之高對比有機發光電子元件， 其中該第二電極設置於該消光電子傳輸層上。 18. 如申請專利範圍第17項所述之高對比有機發光電子元件， 更包括一電子注入層，由氟化鋰所組成且設置於該消光電子 傳輸層上。 19. 如申請專利範圍第16項所述之高對比有機發光電子元件， 其中該基板係為透明，且該發光電子層放射可見光線通過該 基板。 20.如申請專利範圍第16項所述之高對比有機發光電子元件， 其中該電子傳輸層包含八羥基鋁，並且該消光電子傳輸層包 含碳60且設置於該電子傳輸層上。 0632-A50328-TWF 19