TWI678947B - 有機發光裝置和使用其之有機發光顯示器 - Google Patents
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Abstract
本發明之一種有機發光裝置，包含設置於一電洞傳輸層和一電子阻擋層之間的一特定層，藉此增加壽命並降低驅動電壓，並且相對於接觸特定層的電子阻擋層的最高佔用分子軌域能量，特定層有最低未佔用分子軌域能量。
Description
本發明涉及一種有機發光裝置，更具體地，一種有機發光裝置包含設置於一電洞傳輸層和一電子阻擋層之間的一特定層，藉此增加壽命並降低驅動電壓，以及使用其之一種有機發光顯示器。
隨著資訊時代的到來，顯示器的領域在視覺上表達電子資訊訊號已經迅速發展，為了滿足這種趨勢，已經研究了例如厚度薄、重量輕，以及低功耗的具有優異性能的各種平面顯示器裝置，作為常規陰極射線管（CRT）的替代品。
平面顯示裝置的示範性例子，有液晶顯示器（LCD）、電漿顯示面板（PDP）、場發射顯示器（FED）和有機發光裝置（OLED）顯示器等。
其中，有機發光顯示器不需要單獨的光源，並且在實現裝置的小巧和良好的色彩再現上被認為是具有競爭力的應用。
有機發光顯示器包含多個子畫素，每一子畫素包含一有機發光裝置(OLED：有時候OLED用於有機發光二極體)。有機發光裝置由一陽極、一陰極以及在陽極和陰極之間的多個有機層所組成。當在陽極和陰極之間施加電流時，有機發光裝置發光。
在陽極和陰極之間的多個有機層的至少其中一層有機層是有機發光層。電洞和電子分別從陽極和陰極注入有機發光層中，並且在有機發光層中彼此結合，從而產生激發性電子。當產生的激發性電子從激發態變為基態時，有機發光二極體發光。例如，有機發光二極體的基本結構包括一陽極和一陰極，以及在陽極和陰極之間，從陽極依次層疊的一電洞注入層、一電洞傳輸層、一有機發光層、一電子傳輸層和一電子注入層。
與此同時，較佳的在有機發光二極體中電子和電洞結合，以實現高發射效率。為此，建議在電洞傳輸層和有機光發光層之間提供電子阻擋層（EBL），當在陽極和陰極之間施加電流時，可藉由電子阻擋層避免電子從有機發光層散逸。
然而即使提供電子阻擋層，仍然無法避免有一些電子從有機發光層散逸到電洞傳輸層中。因此移動的電子被保留，並且導致電洞傳輸層的惡化和更高的驅動電壓。因而想要有機發光二極體有一定的壽命將難以實現。
另外，電子阻擋層需要一個寬的能隙來平順地傳輸電洞和阻擋電子，但是用於電子阻擋層的已知材料具有高的最低未佔用分子軌域(Lowest Unoccupied Molecular Orbital．LUMO)和高的最高佔用分子軌域(Highest Occupied Molecular Orbital．HOMO)，從而具有狹窄的能隙。因此，已知材料的電子阻擋層的有機發光裝置，有例如向發光層注入/傳輸的不足以及驅動電壓高的問題。
因此，本發明涉及一種有機發光裝置和使用有機發光裝置的有機發光顯示器，其基本上消除了由於相關技術的限制和缺點而引起的一個或多個問題。
本發明的一個目的是提供一種有機發光裝置，包含設置於一電洞傳輸層和一電子阻擋層之間的一特定層，藉此增加壽命並降低驅動電壓，以及使用該有機發光裝置的有機發光顯示器。
本發明的其他優點、目的和特徵，將在下面的描述中進行某種程度上的闡述，並且在某種程度上對本領域之通常知識者在對以下內容進行檢驗時變得明顯，或者可以從實踐中獲悉本發明。本發明的目的和其他優點可以通過在說明書和申請專利範圍以及圖式中特別指出的結構來實現和獲得。
甚至包括電子阻擋層的結構的一種有機發光裝置，電子阻擋層包含可以同時捕獲散逸電子，和藉由提供一特定層來避免高的驅動電壓並藉此增加壽命。
為了實現這些目的和其他優點，並且根據本發明的目的，如本文中體現和廣泛描述的一種有機發光裝置，包含一陽極、設置在該陽極上的一電洞傳輸層、設置在電洞傳輸層上的一電子阻擋層、一有機發光層接觸電子阻擋層、一電子傳輸層接觸有機發光層、設置在電子傳輸層上的一陰極，以及設置在電洞傳輸層和電子阻擋層之間的一捕捉層，其中捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與電子阻擋層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階的差異在1 eV以內，或捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與電子阻擋層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階相等。
捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與電洞傳輸層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階的差異在1 eV以內，或捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與電洞傳輸層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階相等。
捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階低於電子阻擋層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階。
捕捉層的最低未佔用分子軌域能階在電洞傳輸層的最高佔用分子軌域能階和電子阻擋層的最高佔用分子軌域能階之間，或是捕捉層的最低未佔用分子軌域能階與電洞傳輸層的最高佔用分子軌域能階和電子阻擋層的最高佔用分子軌域能階相等。電子阻擋層的最高佔用分子軌域能階高於有機發光層的最高佔用分子軌域能階0.4eV。
捕捉層的厚度小於或等於該電洞傳輸層的厚度的1/5。捕捉層的厚度約為 5Å 至 10Å。
另外，當施加電壓到陽極和陰極時，從電子阻擋層朝向電洞傳輸層散逸的電子被捕獲到捕捉層中。
本發明的另一方面是提供一種有機發光顯示器，包含有多個子畫素的一基板、提供在該基板的每一子畫素上的一薄膜電晶體、設置在每一子畫素中的一有機發光元件，其中每一薄膜電晶體連接到連接到上述有機發光裝置的陽極和陰極其中之一。
即使有從電洞傳輸層傳送到捕捉層的電洞，電洞也不能與低能階的電子結合。此外，即使捕捉層中的電洞部分地與電子結合，捕捉層中的結合對由於為非激發能階而不能發射，而且在有機發光裝置中不會導致任何發射。
此外，電子阻擋層中的散逸的電子可以被捕獲在捕捉層中，並且電洞由於電子散逸而佔據電子阻擋層中的空位。因此，使得電洞順利地傳輸到發光層中，捕獲層在此作為電荷產生層起作用。藉此，增加有機發光裝置的壽命。
應當理解，本發明的前述一般性描述和以下的詳細描述是示範性和說明性的，並且旨在對本發明所請求的申請專利範圍提供進一步解釋。
現在將詳細參考本發明的較佳實施例，在圖式中說明其示範例。然而，本發明揭示的內容不限於其中闡述的實施例，並且可以進行各種修改。然而，應當理解，本發明揭示的內容並不指在將本發明限制於所揭示的特定形式，相反，本發明將涵蓋如申請專利範圍所限定的，落入本發明精神和範圍所有修改，均等物和替代物。
圖式中用於描述本發明的實施例所闡述的形狀、尺寸、速度、角度、數量等僅是示範性的，因此不限於圖式中所描述的內容。在圖式中，相同或相似的元件由相同的圖式符號表示，即使它們是在不同的圖式中出現。在本發明的以下描述中，如果已知功能和配置的詳細描述將使本發明的主題變得不清楚，將省略併入本文的已知功能和配置的詳細描述。在實施例的以下描述中，除非另有說明，否則術語“包含”、“有”將被解釋為存在其他元件，並且不排除相應元件的存在。此外，當指出單數元素時，除非另有說明，否則可以複數形式提供元件。
在解釋本發明的實施例中所包含的元件，除非另有說明，元件將被解釋為有誤差範圍。
應當了解，當描述兩個元件之間的位置關係時，例如當元件被稱為“上”、“之上”，“下”或“另外”另一元件時，除非使用“只”或“直接”的字詞，否則在兩個元件之間也可以存在中間元件。
此外，應當了解，當描述事件之間的時間關係時，例如描述“之後”，“其後”，“下一個”或“之前”的時間順序，除非使用“只”或“直接”一詞，否則事件可能不是連續進行。
應當理解，儘管這裡可以使用術語“第一”、“第二”等來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。因此，在以下對實施例的描述中，除非另有說明，否則由術語“第一”修飾的元件可以與由術語“第二”修飾的元件相同。
本發明的實施例的各個特徵可以部分地或一般組合或混合、或者在技術上相聯鎖和驅動，並且實施例可以彼此獨立地實施或一起實施。
首先，說明本發明的一種有機發光裝置。
圖1係說明有關本發明的第一實施例的有機發光裝置剖面圖。
如圖1所示，本發明的第一實施例的有機發光裝置包含一陽極110、設置在陽極110上的一電洞傳輸層130、設置在電洞傳輸層130上的一電子阻擋層150、一有機發光層160接觸電子阻擋層150、一電子傳輸層170接觸有機發光層160、設置在電子傳輸層170上的一陰極120，以及設置在電洞傳輸層130和電子阻擋層150之間的一捕捉層140。捕捉層140的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與電子阻擋層150的最高佔用分子軌域(HOMO)能階的差異在1 eV以內，或捕捉層140的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與電子阻擋層150的最高佔用分子軌域(HOMO)能階相等。
另外，可進一步在陽極110和電洞傳輸層130之間提供一電洞注入層125來增加電洞注入的效率。並且可以在電子傳輸層170和陰極120之間進一步設置電子注入層180，以提高電子注入的效率。可選擇性的提供電洞注入層125和電子注入層180或是分別可將電洞注入材料混入電洞傳輸層，以及將電子注入材料混入電子傳輸層。
從電子阻擋層150散逸的電子可被捕獲到電洞傳輸層130和電子阻擋層150之間的捕捉層140中，並且可用電子阻擋層150阻擋來自有機發光層160的電子。即使電子阻擋層150被設置成阻擋來自有機發光層160的電子，電子阻擋層150也無法單獨阻擋全部散逸的電子。本發明的捕捉層140有較低的最低未佔用分子軌域(Lowest Unoccupied Molecular Orbital‧LUMO)，並且是在電洞傳輸層130和電子阻擋層150之間提供捕捉層140。因此，從電子阻擋層150中散逸的電子被捕獲在有較低能階的捕捉層140中。也就是說，當施加電壓到陽極110 和陰極120時，從電子阻擋層150朝向電洞傳輸層130散逸的電子被捕獲到捕捉層140中。
在圖1中描述的‘S’代表陽極110和陰極120之間的基本有機堆疊層，而且在有機堆疊層S中的各層為有機層。
在下面的描述中進行說明本發明的能帶。
圖2說明有關本發明的有機發光裝置的能帶圖，並且圖3係具體顯示出電洞傳輸層和電子阻擋層之間的能帶示意圖。
如圖2所示。首先，電子阻擋層150的最低未佔用分子軌域能階高於有機發光層160的最低未佔用分子軌域能階，因此在有機發光層160中的電子難以向電洞傳輸層130散逸。
然而，如果陽極110和陰極120中的電流以及電子阻擋層150和有機發光之間的最低未佔用分子軌域的差異在1eV的範圍內，則電子將不可避免的從電子阻擋層150中散逸。特別地，當陽極110和陰極120之間的電流變高時，來自電子阻擋層150的散逸的電子量變得更多。
另外，從有機發光層散逸的電子，不包含在電子阻擋層中的電子，散逸的電子可以向相鄰層移動。在本發明中，捕捉層140接觸電子阻擋層150，散逸的電子被捕獲在捕捉層140中，因此捕捉層140阻止電子移動到電洞傳輸層130中。
捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階等於或是相似於電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2。即使從電子阻擋層150散逸的電子，散逸電子的能階降低為低能階，而且散逸電子的被捕獲至捕捉層140中，因此被捕獲至捕捉層140中的電子的能階為非激發態。因此，雖然從電洞傳輸層130中離開的電洞和散逸電子部分地在捕捉層140中結合，但是在捕捉層140中仍保持非激發態。因此雖然低能階的電子將部分地移動到電洞傳輸層130中，電洞將不會導致電洞傳輸層的惡化和增加驅動電壓，並且因為電洞佔據了有機發光層160中的被電子耗盡的能階，從而保持了高的傳輸效率。
圖3顯示了捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階，其相似於電洞傳輸層130的最高佔用分子軌域能階1。不限於此，捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階和電洞傳輸層130的最高佔用分子軌域能階1的差異可在1eV以內，而且捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階和電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2的差異可在1eV以內，或捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階和電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2相等。也就是說，捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階可低於電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2的1eV以內，或是捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階可高於電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2的1eV以內。也就是說，捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階的範圍為電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2的(150-1eV)到電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2的(150+1eV)。較佳地，捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階低於電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2，並藉此降低散逸電子的能階。
在此，最低未佔用分子軌域能階以及最高佔用分子軌域能階全部皆為負值，而且位於能帶圖中的較上面的最低未佔用分子軌域能階或最高佔用分子軌域能階，代表作為絕對值的較低值。在描述中，在能帶圖中將最低未佔用分子軌域能階的每個值、以及最高佔用分子軌域能階的每個值作為每個實質負值來進行比較。
同時，電洞傳輸層130、捕捉層140和電子阻擋層150的每個能隙為大於或等於2eV。因此捕捉層140的最高佔用分子軌域能階低於電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2。
捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階，相似於電洞傳輸層130的最高佔用分子軌域能階1以及電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2的原因，是為了將散逸電子的能階降低為非激發態，並且將電子移動進入捕捉層140中，從而阻擋傳輸電子進入電洞傳輸層130中，即使如此，仍然有部分的散逸電子從電子阻擋層150進入電洞傳輸層130中。
與此同時，當在陽極110和陰極120之間提供電流時，一些電子可能在捕捉層140和電洞傳輸層130之間的介面和電洞結合。然而，來自捕捉層140的電子為低能階，因此在捕捉層140和電洞傳輸層130之間的界面處結合的電洞和電子不在激發態，所以在捕捉層140和電洞傳輸層130之間的界面不會發射電子。並且，雖然部分的沒有與電洞結合的電子移動到電洞傳輸層130，但是低能階的電子不會使電洞傳輸層130惡化，也不會增加驅動電壓。而從有機發光層160中散逸的電子所空下來的能階可以被電洞佔用，致使經過電洞傳輸層130、捕捉層140和電子阻擋層150的電洞平順地進入有機發光層，因此，有機發光層160中的電洞和電子的復合增加，並且其增加了發射效率。在這種情況下，捕捉層140也用作電荷產生層。
如圖3所示，捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階較佳的低於電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2，藉此從電子阻擋層150散逸的電子的能階將降低至捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階之下，其中從電子阻擋層150散逸的電子的能階接近電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2。在此情況下，電洞傳輸層130的最高佔用分子軌域能階1可稍為低於電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2，而且電洞傳輸層130的最高佔用分子軌域能階1低於捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階，如圖3所示。
較佳地，鑒於有效地捕獲了散逸的電子和捕捉的電洞，捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階，在電洞傳輸層130的最高佔用分子軌域能階1以及電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2之間；或是捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階相同於電洞傳輸層130的最高佔用分子軌域能階1；或捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階相同於電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2。
例如，電洞傳輸層130的最高佔用分子軌域能階1為-5.6eV 至 -5.4eV，而電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2為-5.3eV至-5.0eV。在此情況下，捕捉層140的最低未佔用分子軌域能階為-5.6eV至-5.0eV。
在有機發光裝置中，有效的最高佔用分子軌域能階2高於有機發光層160的最高佔用分子軌域能階0.4eV。這部分說明可藉由提供捕捉層140來解決窄能隙的電子阻擋層150材料限制的問題。如果電子阻擋層與電洞傳輸層接觸而沒有捕捉層，並且一些電子從電子阻擋層中散逸，則散逸的電子很容易移動到電洞傳輸層中，因此高能階的散逸電子會導致電洞傳輸層惡化。相反的，本發明的有機發光裝置所包含的捕捉層140有一個低的最低未佔用分子軌域能階，其與電子阻擋層150的最高佔用分子軌域能階2相似或相同，因此散逸電子可以被捕獲在捕捉層140中，散逸的電子幾乎不移動到電洞傳輸層130中。藉此避免由於電子在電洞傳輸層130的界面積聚而引起電洞傳輸層130的惡化，並且預期將可增加壽命。
例如，為了滿足上述之最低未佔用分子軌域能階，捕捉層140的材料可為2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮雜(HATCN)、2,3,5,6-四氟-7,7-',8,8'-四氰二甲基對苯醌(F4TCNQ)和三氧化鉬(MoO3)其中之一；為了滿足上述最高佔用分子軌域能階1，電洞傳輸層130的材料可為N，N'-雙 - （1-萘基）-N，N'-雙 - 苯基 - （1,1'-聯苯）-4,4'-二胺((NPB，也稱為N，N'-雙（萘-1-基）-N，N'-雙（苯基）聯苯胺(NPD))、α-NPD、BBTC、5硝基鄰菲咯啉(NPhen)或其衍生物其中之一。此外，為了滿足上述最高佔用分子軌域能階2，電子阻擋層150的材料可以是4-[1-[4-[二(4-甲基苯基)氨基]苯基]环己基]-N-(3-甲基苯基)-N-(4-甲基苯基)苯胺(TAPC)、4,4',4''-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)或其衍生物中的任何一種。
用於捕捉層140、電洞傳輸層130和電子阻擋層150的材料不限於上述示範例，並且可以替換為可滿足圖2和圖3的能帶圖的其他材料。
與此同時，較佳的捕捉層140的厚度小於或等於電洞傳輸層130的厚度的1/5，或更佳的捕捉層140的厚度小於或等於電洞傳輸層130的厚度的1/10。由於捕捉層140的厚度太薄，而無法有選擇的補獲散逸電子，因此保持電洞從電洞傳輸層130傳輸到有機發光層160。例如電洞傳輸層130的厚度為100 Å至2000 Å，電子阻擋層150的厚度為30Å至300 Å。也就是說，電洞傳輸層130和電子阻擋層150的厚度，比厚度為10Å以下的捕捉層140的厚度厚，因此維持電洞傳輸的速度，並忽略了電洞傳輸層130到有機發光層160之間的捕捉層140。
較佳的捕捉層140的厚度為約5Å至10Å。如果捕捉層140的厚度小於5Å，捕捉層140將無法適當地捕獲散逸電子，並且如果捕捉層140的厚度大於10 Å，則驅動電壓可能會增加。為此，它將在後面的實例中進一步解釋。
圖4係說明有關本發明的第二實施例的有機發光裝置剖面圖。
如圖4所示，本發明的第二實施例的有機發光裝置有多個堆疊層S1、S2…等堆疊層，每個堆疊層包含圖1中的電洞傳輸層130、捕捉層140、電子阻擋層150、有機發光層160和電子傳輸層170。在堆疊層S1和堆疊層S2之間可提供一電荷產生層230。與圖4不同，本發明第二實施例的有機發光裝置可以有3個或更多個堆疊層，並且每個電荷產生層(CGL)可以位於兩個堆疊層之間。
本發明的第二實施例的有機發光裝置，由於在堆疊層S1、S2…等堆疊層中，包含在電洞傳輸層130和電子阻擋層150之間的捕捉層140，因此與本發明的第一實施例的有機發光裝置有相似的優點。
以下，參照圖式和實施例，比較比較例和實驗例。
比較例對應於除了圖1中的捕捉層140之外的結構。可由圖4了解比較例。
圖5係說明有關比較例的有機發光裝置的能帶圖。
如圖5所示，比較例的有機發光裝置包含電洞傳輸層30、 電子阻擋層50、有機發光層60和設置在陽極和陰極中的電子傳輸層70。
在比較例中，雖然電子阻擋層50鄰近有機發光層60，從有機發光層60散逸的電子可位於電洞傳輸層30和電子阻擋層50之間，並且散逸電子將容易被激發並且可與電洞結合，造成除了有機發光層 60的漏電流，還有電洞傳輸層30的漏電流。另外，一些電子移動到電洞傳輸層30中，使電洞傳輸層30惡化，導致比較例中的有機發光裝置的壽命降低。
對於有高的最低未佔用分子軌域能階和低的最低未佔用分子軌域能階的電子阻擋層50，使用有寬的能帶隙的材料是理想的，但是幾乎找不到這種電子阻擋層的材料50。基本上，電子阻擋層50的能帶隙為2eV至3eV，而且難以將電子阻擋層與有寬能帶隙的材料複合在一起。本發明在有機發光裝置中藉由結構變化，在電洞傳輸層130和電子阻擋層150之間加入捕獲層140，來克服電子阻擋層的材料限制。
在比較例和實驗例中，藉由沒有捕捉層或將捕捉層的厚度改變為5Å、10Å和20Å，進行比較時間和強度以及驅動電壓之間的特性。
圖6係藉由改變捕捉層的厚度來顯示有機發光裝置的實驗例的壽命的圖。
如圖6所示，在所有實驗例中有機發光裝置的壽命皆增加，而且當捕捉層140的厚度更厚時，壽命更為增加。相反的，比較例中沒有捕捉層的有機發光裝置壽命，甚至小於實驗例中捕捉層140的厚度為5 Å的有機發光裝置的壽命，其中厚度為5 Å的實驗例作為最小實驗例。
圖6顯示出發光強度從初始狀態改變為95％強度的時間。
圖7係藉由改變捕捉層的厚度來顯示有機發光裝置的驅動電壓的實驗例的圖。
如圖7所示，在提供厚度為5Å和10Å的捕捉層140的情況中的驅動電壓低於比較例的驅動電壓0.1V或是更多的驅動電壓。然而，在提供厚度為20Å的捕捉層140的情況中的驅動電壓，仍然高於比較例的驅動電壓。
也就是說，捕捉層可增加壽命並降低驅動電壓，較佳的是，捕捉層的厚度在5Å到10Å的範圍內。
與此同時，本發明的有機發光顯示器應用設置在本發明的有機發光裝置的每個子像素中。
圖8係說明有關本發明的有機發光裝置的剖面圖。
如圖8之示範例所示，本發明的有機發光顯示器，包含多個子畫素的一基板100、設置在基板100上之對應於多個子畫素的多個薄膜電晶體(TFTs)以及有多個陽極110和多個陰極120的多個有機發光裝置。在此，每一有機發光裝置的陽極110或陰極120連接到每一薄膜電晶體(TFT)。雖然圖8為說明一個子畫素的情況，具有相同結構的子畫素基本上設置在基板100上的矩陣中。
在此，薄膜電晶體包含提供在基板100上設置在指定區域的一閘極電極101、設置在基板100上並覆蓋閘極電極101的一閘極絕緣膜102、對應於閘極電極101而設置在閘極絕緣膜102上的一半導體層103，以及形成在半導體層103的兩側的源極電極104a和汲極電極104b。
此外，依序地提供有機保護膜105和有機保護膜106以覆蓋源極電極104a和汲極電極104b，並且陽極110或陰極120藉由接觸電洞1060連接到汲極電極104b，藉由有機保護膜106和有機保護膜105形成的電洞1060，露出汲極電極104b的一部分。
例如，如果陽極110連接到汲極電極104b，一有機堆疊層300設置在陽極110上，陰極120設置在有機堆疊層300上，其中有機堆疊層300相似於圖1中所示的堆疊層S，包括依次設置的電洞傳輸層130、捕捉層140、電子阻擋層150、有機發光層160 和電子傳輸層170。根據情況需要，有機堆疊層300可以用圖4所示的堆疊層結構代替。
另一方面，如果陰極120連接到汲極電極104b，將以相反的順序提供上述元件的有機堆疊層。也就是說，依次設置一電子傳輸層、一有機發光層、一電子阻擋層、一捕捉層以及一電洞傳輸層在陰極上，然後在電洞傳輸層上形成一陽極。
在一些情況中，可進一步在陽極110和一電洞傳輸層130之間提供一電洞注入層，而且可進一步在電子傳輸層170和陰極120之間提供一電子注入層。
此外，雖然圖8顯示了提供用於限定發射區域的堤狀層107，其中堤狀層107可以被省略，並且發射區域可以由其他結構或有機堆疊層限定，並且可以在所有子畫素中共同設置陰極120，而且可以通過彩色濾光片來區隔子畫素的顏色。
此外，雖然圖8顯示了根據圖1所示的實施例的有機發光裝置，但是本發明不限於此，並且根據圖4所示的實施例的有機發光裝置，其中多個堆疊層可以設置在陽極和陰極之間。
上述的有機發光顯示器可藉由通過各個子像素的有機發光層，發射不同顏色的光線來達到色彩再現；或是藉由在共同設置的有機發光層的發光部分，加入一彩色濾光層來達到色彩再現。.
如此的有機發光顯示器包含如上所述的有機發光裝置，可以有與上述有機發光裝置相同的效果。
從上述描述可以看出，根據本發明的一個實施例的有機發光裝置和使用該有機發光裝置的有機發光顯示器具有以下效果。
首先，本發明提供了在電洞傳輸層和電子阻擋層之間的一捕捉層，並且捕捉層使用的材料有一個低的最低未佔用分子軌域能階，其相似於電洞傳輸層和電子阻擋層的最高佔用分子軌域能階，因此進入捕捉層的電子的能階降低到基態，並且阻擋了從電子阻擋層激發的電子的散逸。此外，捕捉層防止電洞傳輸層的惡化，並且避免增加驅動電壓。
此外，當電洞從電洞傳輸層傳輸電洞到有機發光層時，電洞不能使捕捉層中的低能階電子發生反應，從而阻擋在有機發光層外的漏電流。
此外，從電子阻擋層散逸的電子可以被捕獲在捕捉層中，並且由於電子“散逸”而導致的電子阻擋層和有機發光層添加的空位被電洞佔據，從而使電洞很容易從電洞傳輸層傳輸到有機發光層。在這種情況下，捕捉層用作電荷產生層，有助於增加有機發光裝置或有機發光顯示器的壽命。
對於本發明可以進行各種修改和變更，各種修改和變更對於本領域技術人員是易於思及，且皆不脫離本發明的精神和範圍。因此，本發明包含落入所屬申請專利範圍及其均等物所限定之在本發明範圍內的所有修改和變更。
30‧‧‧電洞傳輸層
50‧‧‧電子阻擋層
60‧‧‧有機發光層
70‧‧‧電子傳輸層
100‧‧‧基板
101‧‧‧閘極電極
102‧‧‧閘極絕緣膜
103‧‧‧半導體層
104a‧‧‧源極電極
104b‧‧‧汲極電極
105‧‧‧有機保護膜
106‧‧‧有機保護膜
1060‧‧‧電洞
107‧‧‧堤狀層
110‧‧‧陽極
120‧‧‧電洞傳輸層
125‧‧‧電洞注入層
130‧‧‧電洞傳輸層
140‧‧‧捕捉層
150‧‧‧電子阻擋層
160‧‧‧有機發光層
170‧‧‧電洞傳輸層
180‧‧‧電子注入層
210‧‧‧陽極
220‧‧‧陰極
230‧‧‧電荷產生層
300‧‧‧有機堆疊層
S、S1、S2‧‧‧有機堆疊層
圖1係說明有關本發明的第一實施例的有機發光裝置剖面圖。 圖2說明有關本發明的有機發光裝置的能帶圖。 圖3係具體顯示出電洞傳輸層和電子阻擋層之間的能帶示意圖。 圖4係說明有關本發明的第二實施例的有機發光裝置剖面圖。 圖5係說明有關比較例的有機發光裝置的能帶圖。 圖6係藉由改變捕捉層的厚度來顯示有機發光裝置的實驗例的壽命的圖。 圖7係藉由改變捕捉層的厚度來顯示有機發光裝置的驅動電壓的實驗例的圖。 圖8係說明有關本發明的有機發光裝置的剖面圖。
Claims (11)
- 一種有機發光裝置，包含：一陽極；一電洞傳輸層設置在該陽極上；一捕捉層接觸該電洞傳輸層；一電子阻擋層接觸該捕捉層，其中該捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與該電子阻擋層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階的差異在1eV以內，或該捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與該電子阻擋層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階相等；一有機發光層接觸該電子阻擋層；一電子傳輸層接觸該有機發光層；以及一陰極設置在該電子傳輸層上；，其中該電子阻擋層的最高佔用分子軌域能階高於該有機發光層的最高佔用分子軌域能階0.4eV。
- 如請求項1之有機發光裝置，其中該捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與該電洞傳輸層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階的差異在1eV以內，或該捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與該電洞傳輸層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階相等。
- 如請求項1之有機發光裝置，其中該捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階低於該電子阻擋層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階。
- 如請求項2之有機發光裝置，其中該捕捉層的最低未佔用分子軌域能階在該電洞傳輸層的最高佔用分子軌域能階和該電子阻擋層的最高佔用分子軌域能階之間，或是該捕捉層的最低未佔用分子軌域能階與該電洞傳輸層的最高佔用分子軌域能階和該電子阻擋層的最高佔用分子軌域能階相等。
- 如請求項1之有機發光裝置，其中該捕捉層的厚度小於或等於該電洞傳輸層的厚度的1/5。
- 如請求項5之有機發光裝置，其中該捕捉層的厚度約為5Å至10Å。
- 如請求項1之有機發光裝置，其中當施加電壓到該陽極和該陰極時，從該電子阻擋層朝向該電洞傳輸層散逸的電子被捕獲到該捕捉層中。
- 一種有機發光顯示器，包含：一基板，有多個子畫素；一薄膜電晶體，提供在該基板的每一子畫素上；以及一有機發光元件，設置在每一子畫素中，每一子畫素包含一陽極、設置於該陽極上的一電洞傳輸層、一捕捉層接觸該電洞傳輸層、一電子阻擋層接觸該捕捉層、一有機發光層接觸該電子阻擋層、一電子傳輸層接觸該有機發光層、設置於該電子傳輸層上的一陰極，以及設置於該電洞傳輸層和該電子阻擋層之間的該捕捉層，其中每該薄膜電晶體連接到該陽極和該陰極其中之一，該捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與該電子阻擋層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階的差異在1eV以內，或該捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與該電子阻擋層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階相等，其中該電子阻擋層的最高佔用分子軌域能階高於該有機發光層的最高佔用分子軌域能階0.4eV。
- 如請求項8之有機發光顯示器，其中該捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與該電洞傳輸層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階的差異在1eV以內，或該捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階與該電洞傳輸層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階相等。
- 如請求項8之有機發光顯示器，其中該捕捉層的最低未佔用分子軌域(LUMO)能階低於該電子阻擋層的最高佔用分子軌域(HOMO)能階。
- 如請求項8之有機發光顯示器，其中該捕捉層的厚度小於或等於該電洞傳輸層的厚度的1/5。
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