TWI310251B - Method for operating an organic light emitting component and organic light emitting component - Google Patents

Description

1310251 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種操作有機發光組件方法，特別是有 機發光二極體(OLED)，及有機發光組件。 【先前技術】 近年來有機發光二極體已獲得日益增加的注意力，此 處亦包含的是有機白光發光二極體，一般接受此技術具有 φ 發光技術領域的可能應用之極大潛力。同時，有機發光二 極體達到在習知電燈泡範圍的效能係數(Forrest等，Adv.

Mateir· 7, 624 (2004));進一步的改良為期望的。所以白光 發光一極體具有提供目前主導市場的照明技術的替代方案 之潛力，如白熾電燈泡、鹵素燈、低電壓螢光管或類似物。 然而，為照明市場的白色0LEDs的技術突破技術改良 仍為必要的。目前為止尚未令人滿意丨 也解決的挑戰包括具 有長使用壽命的高效率、白色〇LEDs的實現。對應於該技 • 藝目前狀態的發光技術具有數百至數十千小時的操作壽 命，然而可證實單色單色〇LEDs，特別是紅色〇LEDs具 有在此大小值的使用壽命，對白色〇LEDs則不為此情況。 藉由複數個發射不同顏色光的有機區域的合適裴置而 發射白㈣有機^光二極體在它們的使用壽命方面受個別 發光體系統的使用壽命限制。若個別有色組件的其中—個 相對於其他有色组件失去強度，整個發光光譜在其他組件 方向偏移’導f失去，，白色，，發射的一般感覺。白色發光 0LED的使用奇命於是受限於個別組件的使用壽命。因為 6 1310251 在有機發光崎β基本㈣使 是藍色發光㈣姑，甘m p n的差異’其中特別 用壽i t二光發射為必要的，呈現短的使 題。邑刀里的不同老化呈現技術問 cm=:示CIE色圖’其中不同顏色區域標示出，在 =色圖的白色區域係位於點E附近的中心，与 險光的彩色坐標系。 ，、對應於太 化典:產上生A有截:發極體係由電壓相依發射光譜特徵 匕^生為二極體亮度之函數的光發射的c 包含複數個發光體系統時此行為為特別顯著 ^ =在白光發光二極體。_此種行為在某些情況可 ^希㈣，雖然如此’值得尋求分開發射位置及亮度之 間的相依性當必要時。此會使得在相同亮度操作具有不同 CIE彩色坐標的二極體，或是對相同彩色坐標得到不同亮 度為可行。 說明發射不同顏色光的有機材料之不同老化，特別是 相關於、、♦色及紅色發光體系統比較，在藍色發光體系統的 較短使用壽命，該不同老化限制白色〇LEDs的總使用壽 命，因為減少藍色份量造成自白色區域朝綠色及/或紅色的 顏色偏移。 而且，在白色OLED，其係基於螢光藍色發光體及磷光 綠及藍色發光體的發射，綠色磷光發光體的使用壽命在總 使用壽命具有有限影響。 文件歐洲專利1 227 466 A2揭示一種發光組件其中單 1310251 方式排列於有機層區域使得該娜 组件㈣ 顏色顯耗在複數解—顏色發光 極體，复恭…止 色顯不包含有機發光二 以I射、’〇：光、綠光及藍光。當操作該 發光二極體時’記錄操作參數，特別 ：作 期間，該驅動電壓修正以維持個別發光二=== 電流’此方式，因為二極體老化的亮度變化=:動 ,\ 係對每一個單一色彩發光二極體個別勃 仃i著這些個別發光修正的協助 別單一多彰-kk 咬㈠长色％顯不個 絲相對㈣大體上維持為固定的， 由匕、准持顏色顯不的顏色外觀。 【發明内容】 本發明工作為提供一種操作有機 有機發光組件，其經發射光的色彩穩定度在 組件的使用壽命為確保的。 個有機發光 根據本發明此工作係由一種根據獨立項申請 第1項的操作有機發光組件之方法及根據獨立項申4 範圍第9項的有機發光組件所解決。本發明有利具有 施例係在相依子申請專利範圍的範圍内。 根ft發日㈣-個方向’提供-種操作有機發光組件 的方法’特暇有機發光二極_咖），其具有包含複數 個不同發光體材料的有機層，其發射不同顏色的光，使^ :=3自該有機層發出’及具有施加電控制脈衝: «亥有機層的電極排列，該方法具有下列步驟： -於具有不小於約2 * 。 控制脈衝協助&絲的操作頻率的脈衝操作模式在電 -在脈衝操作進行機，光組件·， 經混合顏色光的因+外夕部分補償自該有機層發射的讀 錄至少-個特徵切j起的變化色彩改變，此係藉由記 作參數及由此至發Μ件的運行脈衝操作的操 變的相依關係，及與老化引起的變化色彩改 該至少-個操作參數與兮；個經記錄操作參數及 的約略已知相依關係調整兮變化色彩改變之間 行；及 μ电控制脈衝的脈衝高度而進 操作進行期間調節自該有機層發射的該經混合顏 以度此^由調整該電控制脈衝的脈衝長度 ^自該有機層發射的該經混合顏色光_定亮度。 根據本發明進-步方向，提供一種有機發光 別是有機發光二極體(OLED)，其包含. 寺 個不同發光懸材料的二·其發射不同顏色的 先，使得混合顏色的光自該有機層發射·

If接至該有機層的電極排㈣供應該有機層電能； 該電極排列的控制電路叫應具有不小於約25赫 紙的操作頻率的電控制脈衝； 控制ΓΓ周節震置，使用此該電控制脈衝的脈 人= 赎由該有機層所發出光的預定混 0顏色；及 命合至該控制電路的另—調節裝置，使用此該電控制脈衝 1310251 的脈衝長度為可調整的以調整由該有機層所發 混合顏色光的預定亮度。 發光有機系統的老化總是藉由一種時間間隔敘述，在 此期間在此期間對所提供起始操作亮度及對固定操作電 流’該有機發総件到達原先亮度的―半…般稱的半週私 本發明提似-種方錢作具有經發射光的電壓相依可變 顏色座標的有機發光組件使得達到經發射光的亮度控制及 籲顏色座標的去輕合之可能性。此結果為該有機發光組件的 經發射顏色座標為可變的以得到特定亮度，或是該有機發 光、、且件的冗度為可變的以得到特定顏色座標。該經發射光 的的老化引起顏色變化可以此方式補償。 …經由電壓或電流脈衝的脈衝控制使得該經發射光的色 f座標之選擇調整及該有機發光組件的同時亮度調整為可 此，此種調整裝置使得有機發光電壓相依組件的差別顏色 老化之補償為可行。 鲁β 本發明使得以此種經發射光顏色及亮度的個別調整為 可月b的方式操作有機發光組件為可行，此種可控制性在發 光應用’例如房間照亮或是做為在顯示器的背光照明的有 機發光—極體為特別所欲的，使用此種該經發射光顏色的 ^擇性調整’該經發射光的顏色坐標可個別地適應於使用 者的而求。以此方式，該色彩溫度亦可特別對白光發光有 機組件為可調整的。 ^對有機發光組件’對調整該電控制脈衝的脈衝高度之 5周整裝置及調整該電控制脈衝的脈衝時間之進一步調整裝 1310251 置可分別提供為具有人卫操作元件’使得手動調整該脈衝 高度/脈衝長度可對二者特徵錢此獨城進行。 是額外地，可提供具有用於記錄至少—個操作參 錄 裝置之補償裝置，該操作參數特徵化該有機發光組件的= 轉脈油作及其與老化引起顏色變化的相依關係為至少約 略已知。對此具有體實施例更進一步提供耗合至該調整裝 控制裝置，使用此該電脈衝的脈 衝间又為了根據3亥至少一個經記錄操作參數及在該至 個操作參數與該老化引起顏色變化之間的該至少一 已知相依關係調整的，由此矸者 ^ 度的自動調整裝置〜該電控制脈衝的脈衝高 择Λ進·^錢發総件的脈觸作賴發射光的亮度 係付自正向脈衝(該有機發光組件為”開啟，，時)期間強 :向：衝(該有機發光組件為，，關斷”時)期間強度的平ς， 段。該亮度於是可藉由加長該正向脈衝期 由在二I期間而增加，然而，該經發射光的顏色可藉 期間的電流，特別是該脈衝高度，變化。 為去搞〇該經發射光的亮度及顏 長度及_心== 細調整為可行，但該脈衝長度決定亮 =的:冗度的個別調整及該發射光譜的個別調整於是為可 ^頻率於是可大程度地自由選擇，雖狹娜 硯察者得_«發絲件料輪作之結料敏感的， 11 1310251 在兩頻率時特別為此情況。最高可能的頻率受限於該有機 發光組件的電容，其隨該有機發光組件的面積增加而増 加。OLEDs —般為具有在些許奈秒範圍的導通延遲的非常 快速組件。 在本發明進-步發展中，當使用有機發光體系統時， 其發出不同顏色的光’在該經發射光的顏色分量（其表示不 同發光體系統的最短使用壽命)之操作期間可選擇性地再 鲁调整’此種再调整對該有機發白光組件的藍色部分為特別 敏感的，因為藍色有機發光體系統的使用壽命一般較貢獻 白光生成的其他有機發光體系統的使用壽命為短。為減少 此發白光組件的差別老化，當光發射的藍色部分減少時， 此可藉由選擇性地增加脈衝而再調整，然而該有機發光組 件的總亮度可由同時縮短脈衝長度而保持為固定的。此使 得顯著加長總操作年限並維持白光發射為可能。 特別是’此種調整裝置亦可反制該有機發光組件的個 春別顏色分量的差別顏色老化，此種差別老化已知為特別對 發白光OLEDs ’因為，在有機發光體系統的情況下，對藍 光總是先電流或量子效率的減少。對具有不同顏色系統的 混合物之Ο L E D s ’此使得該經發射光的光譜對已提供亮度 及隨操作進行逐漸消耗藍光部份及於是顏色座標朝綠_紅 發光偏移。為反制此種老化，在〇LED的脈麟作期間發 光位置持續喊光區域偏移至—種減使得藍光部分的減 少正常地在整個操作時間發生。發光位置，明確地說發光 顏色座標於是維持在整體穩定位準。 12 310251 f實施方式】 第2圖顯示财祕衝縣K 的相對應電路2的錢發総们之且件用 1 於知加電控制脈衝於位於該兩個電極la、ib< 域lc的電極la、】b係連接至控制電路3 =㈣ 制電路3施加於該有機發光組件二 機區域1C的發光體材料使得它們發射光 η有 k排列了複數個不同發光體材料，其每—個發^同= 的光，以此方式’自該有機區域lc所發 二二 為白光，係為混合顏色。 尤其特別可 在電路2的協助下’該有機發光組件i係以 衝施加，其脈衝高度及脈衝長度為可彼賴立地^制脈 為人工地調整這些電控制脈衝的特徵值，人工拣的。 6a、7a，例如以按鈕或旋扭開關的形式，係提供=作元件 該脈衝高度的懸裝置6及調整該脈衝長度的進、於調整 褒置。以此方式，可至少部份補償自該有機區域^步5周整 的混合顏色光的老化引起的變化顏色改變。 所發出 除人工操作元件6a、7a之外或是在其替代的 體實施例（未示出），提供自動調整裝置。為此同具有 第2圖，提供—種包含記錄裝置5及控制裝置&的、’、根據 置4。在該記錄裝置5的協助下，可測量至少一他,貝裝 數’其特徵化該有機發光組件i的執行脈衝操作細作參 老化引起的變化顏色改變的相依關係為至少約略其與該 可例如知道對在該有機區域lc的發光體材料 知。其 異中一個 13 131〇251 . ’置發射，隨發射時間增加而減少，該發射時間係以記錄裝 言測=。在控制裝置8的協助下，該電控制脈衝的脈衝 二度接著根據該至少―個經記錄操作參數，稱之為操作時 ς，，在該操作參數與該老化引起的變化顏色改變之間的 _^至^約略已知相依關係經由該調整裝置6調整。以此方 ^在該有機區域le的發光體材料的其中—個對該混合顏 =先的貢獻可再次增加當其因為老化而減少時，例如，該 仙，制脈衡的脈衝两度增加則目對於該有機區♦化的其 ^光體材料等化該老化發光體材料的光貢獻。 的心操作參數，例如操作_或是該經發射光 改鐵予3色刀β ’及§驗發射^的該老化引起的變化顏色 ，之間的相依關係可例如由在比較組件的校正測量預先 于0，或是可在執行脈衝操作期間決定。 與^脈衝高度的觀無關，該電㈣脈_長度可使 或L步6周整裝置7調整’其係藉由控制裝置8人工地 有嫉進行，該脈衝期_調整於是基本上地影響自該 ^區域lc發射的光亮度。 2维拉脈衝尚度及脈衝長度的獨立調整可使用該電路 範==發光組件1發射的混合顏色光在預定顏色 度調整以補償範圍内。特別是因該脈衝高度再 化可藉_脈如^ _储色改_產生的亮度變 第3圖詳細Λ後續或同時變化而平衡。 構之示意圖。i’、1不第2圖的有機發光組件1的示例層結 電極11上，其係形成於基材12上，有機 14 1310251 材料的層結構 兩個電荷载子傳送曰層二f產生方法施加。根據第3圖， 16，進一步雷 \ 形成，在它們之間存在發光層 17的至少其中一最後靶加於該堆疊。該兩個電極π、 的光的釋㈣以確絲該發光層16所產生

以傳送, = ^T_14、15總是最適化 導電洞的電冇巷：:亦即電洞或電子，使得優先傳 荷載子傳送層==連接至陽極及優先傳導電子的電 下文第的3本圖2咖的示例結構。然而，更詳細敘述於 I 則不限於根據第3_結# 2㈣例如⑽財電荷載子傳送層及該發光= 域間⑼的電荷載子絲子的減個發光層朗外層之带 式或是f在電荷載子傳送層及該電極之間或在電荷載子傳 送層及該發光區域之間電荷載子注人層之形式。而且，亦 已知具有僅-或兩個有機層的0LED結構，特別是在聚合 物OLEDs的領域，·本發明亦可應用於此種〇LEDs。 而且，本發明亦可用於發光有機組件其中堆疊複數個 0LED單元，只要它們不分別連接至供應電壓。 提供該發光有機組件的脈衝控制，使用其可達到該經 發射光的亮度及色彩座標的耦合，為此使用〇LEDs常存在 該發光色彩於供應電壓的相依性的事實，特別對呈現發光 於廣光譜的OLEDs’特別對呈現發光於CIE色圖（參考第丄 圖）的光譜之白色區域的OLEDs為此情況。該發光色彩於 供應電壓的相依性係選擇性地利用。為達到該發光的亮度 15 1310251 及色彩座標的去耦合，提供使用脈衝供應電壓的控制。 第4圖顯示具有相同脈衝時間但不同脈衝高度的電壓 脈衝42、43之形式的電控制脈衝的示意圖。此外其顯示直 接電壓41。 第5圖顯示不同脈衝高度及相同脈衝時間的電流脈衝 45、46之形式的電控制脈衝的示意圖。此外，其顯示比較 用的直接電壓44。當施加於具有不同發光體材料的有機區 φ 域（參考第2及3圖）該不同脈衝高度導致不同發光顏色， 因為對較高電流需要相對應較高供應電壓；而且，該經發 射光的亮度值對電流脈衝不同高度為不同的。 第6圖顯示具有在正電壓區域相同脈衝長度及相同脈 衝高度的兩個電壓脈衝47、48 ;然而，該電壓脈衝47以 一種負電壓於該組件的關斷情況施加，表示沒有正電壓施 加的方式與該電壓脈衝48區別。 為達到該經發射光的顏色及亮度的去耦合調整，於較 • 佳操作模式先經由脈衝高度調整該經發射光的所欲顏色， 接著藉由改變脈衝長度調整亮度。第7圖顯示使用兩個電 壓脈衝49、50做為實例的此種調整，該電壓脈衝50因為 較小的脈衝長度產生該經發射光的較低總亮度，然而該經 發射混合顏色光的顏色因為該相同脈衝高度維持為相同 的0 第8圖顯示兩個電流脈衝51、52的經發射光的經發射 光的亮度及顏色調整的類似去耦合，其中使用該電流脈衝 52的控制使得組件的發光因為減少的脈衝長度而整體呈 16 1310251 現較不明亮。 脈衝第形9狀圖《*^^形脈衝53相_電㈣_的複數個 ==:圖。，形脈衝54、《波脈衝” 示了脈衝兩度及脈衝長度的變 衝的形狀可改變，m户仏… 又j芰化徑制脈 的變化。除了 m / 脈衝期間電壓及流動電流 八 至8圖所示的矩形脈衝，三角形脈$、

=:r_衝為如可能的，原則上愈=衝 所得=由不同的脈衝形狀對該經發射光的相同 幅及相同脈衝長度可產生不同顏 ^ 生的特定顏色，通 ^顏色t、以該有機發光組件的最小，，負荷，，實現，亦即對 1低脈衝问度實現。選擇此種脈衝形狀冑助增加該組件的 使用壽命。 該不同脈衝形狀可對電壓及電流調整控制形式實現， 雖然關於藉由該脈衝所達到的亮度存在電流及電壓脈衝之 門的差異儘ΐ QLED已在小電流及在組件電流效率 ，假設下發光，此在許多情況對〇LEDs約略為真，亮度於 疋正比於在脈衝函數下的面積，此假設對電壓驅動組件為 不可旎的，因為OLEDs僅在達到極限電壓之後才發光，其 對個別OLED結構為不同的。 有機發光組件的較佳示例具有體實施例，於此實現對 差別老化的補償，將於下文提供。此構成具有包含兩個不 同發射體材料’稱之為藍色及橘紅色發光層，的發光體結 構之OLED。在其他具有體實施例亦可提供不同顏色的三 17 1310251 或更多發光體層’亦可提供具有複數個發光體材料於一声 内的 OLEDs。 θ 在該示例具有體實施例的〇LED包含下列層結構： 1) 陽極：氧化銦錫(IT〇)

2) ρ-掺雜電洞傳送層：以4質量％174_1[(：^(3掺雜的肋 奈米 MeO-TPD 3) 電洞側中間層：1〇奈米螺_tad 4) 橘紅色發光層：以15質量％銥(111)參(1 —苯基異喹啉 掺雜的10奈米螺_TAD ^ 5) 藍色發光體層：以6質量％銥(ΙΠ)雙(2_(4,6_二氟苯基） 比啶根合-N，C2’)吡啶酸鹽掺雜的15奈米4,4,_雙 基)-聯苯 6) 電子侧中間層：1〇奈米浴菲繞啉 、，Όη_掺雜電子傳送層：以Cs掺雜（分子比1:1)的3〇太 米浴菲繞琳 T' 8)陰極：1〇〇奈米鋁 伏特的供應電壓’此〇咖呈現在具有亮度53〇 =拉/平方公尺C陶貞色絲㈣26㈣·3 白光區域的發光。 Μ 為加速老化目的，此OLED接芸钯i7i ,、； c > 6 , 2 ^ ^ 钱者起初以31.5宅安培/ 二刀的電流密度操作7〇分鐘及接著以6 的電流密度額外操作30分鐘，此拇 文σ么刀 的 刀里此钿作機制係用於引起組件 加速老化，因為所選擇的電流密 條件下所利用的。 $度月顯-於在正常㈣ 18 1310251 、因為該OLED的加速老化於5伏特的原先操作電壓發 ^的顏色座標於規律間隔決定（參考第1〇圖）。結果為隨著 發光朝橘黃色區域偏移，該發光的顏色座標遠離⑽色圖 =先起始點’在老化20分鐘之後’組件的發光已超過最 ^^度，此裕錢設定為+_在該咖圖的顏色座 ^ =點，在老化階段結束時，發現對5伏特的 的發光係一/y=0.37’及所以離開該 九位置超過0.04座標點。 徂座〇〇刀鐘的老化時間完成之後，現在可能藉由適各 ==擇朝該顏色座標再次偏移組件的發光it 厂㈣，其現在再次 平;所發現組件發光於是在⑽坎德拉/ 對在5㈣微超過在5伏特的原先亮度的兩倍大。 ，在5伙特供應電壓的別坎德拉/平方公 ^ 在脈衝操作下現在需 、”先儿度， 先脈衝長度的46%，產切先1值的脈衝高度，其為原 縮短再次達到。 原先冗度㈣蝴應脈衝長度之 中:示上:的=:^ 具有體實施例實施本發二 19 1310251 【圖式簡單說明】 第1圖顯示CIE色圖； 第2圖顯示包含有機發光組件及相對應電路的裴置以於脈 衝操作操作有機發光組件之示意圖； 第3圖顯示有機發光組件的層結構之示意圖； 第4圖顯示具有以相同脈衝時間但不同脈衝高度的電壓脈 衝之形式的電控制脈衝的示意圖； 第5圖顯示具有以不同脈衝高度及相同脈衝時間的電流脈 衝之形式的電控制脈衝的示意圖； 第6圖顯示具有在正電壓區域相同脈衝長度及相同脈衝高 度的兩個電壓脈衝的示意圖； 第7圖顯示具有不同脈衝長度及相同脈衝高度的兩個電壓 脈衝的示意圖； 第8圖顯示具有不同脈衝長度及相同脈衝高度的兩個電流 脈衝的示意圖； 第9圖顯示該電控制脈衝的複數個脈衝形狀的示意圖；及 第10圖顯示與老化及所施加該控制脈衝的後續脈衝高度 修正相依的有機發光組件的所測得CIE顏色座標的圖式表 示。 20 1310251

【主要元件符號說明】 1 有機發光組件 la、lb 電極排列 lc 有機層 2、3 電路 4、5、6、7、 8裝置 6a ' 7a 元件 11 ' 17 電極 12 基材 13 結構 14、15 傳送層 16 發光層 41 > 44 電壓 42、43、45、 46、47、48、49、 50、53、54、55、56 脈衝

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Claims (1)

1310251 十、申請專利範圍： L =種用讀財機發総件⑴的方法，㈣是有機發 光-極體(OLED)，該有機發光組件⑴具有一有機層⑼ 私極排列（la、lb)，該有機層⑽包含複數個不 2光體材料，其發出不同顏色的光，使得—混合顏色 :光自該有機層（le)發出，該電極排列❿、⑼用於有

^加電控制脈衝於财缝(le)，財法射有下列步 驟： :具有至少約25赫兹的—操作頻率的—脈衝操作模 ;在邊電控制脈衝協助下操作該有機發光組件⑴； ^亥脈衝操作進行期間，至少部分補償自該有機層⑽ ，出的該經混合顏色光的因老化引起的變化色彩改 此係藉由雜至少—操作參數，其巾該操作參數 $徵化該有機發光組件_運行脈衝操作由此至少約 ΠΓΐ該老化引起的變化色彩改變的相依關係，以 該至少一經記錄操作參數及該至少-操作 二；=老化引起的變化色彩改變之間至少約略已知 的相依關係來調整該電控制脈衝的脈衝高度；及 -在S亥脈衝操作進行期間，胡於 經混合顏色光的預定mi該有機層⑴發出的該 ^P ^ 又“错由調整該電控制脈衝的 ==調節自該有機層叫發出的該經混合顏色 2.根據申請專利範圍第1項的方 化引起的變化声以㈣^ 其特徵在於，在該老 ㈣的k化顏色改㈣錢少部份補償期間，該電控 22