CN102244198A

CN102244198A - 有机发光装置

Info

Publication number: CN102244198A
Application number: CN2011101831032A
Authority: CN
Inventors: 卓庭毅; 陈介伟
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AUO Corp
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2011-11-16
Also published as: TWI447982B; US20120298967A1; TW201248958A

Abstract

一种有机发光装置，适于配置于一基板上，包括一阴极层、一缓冲层、一材料层、一有机发光层以及一阳极层。阴极层位于基板上。缓冲层位于阴极层上且与阴极层接触，其中阴极层位于基板与缓冲层之间。材料层位于缓冲层上且与缓冲层接触，其中缓冲层位于阴极层与材料层之间，缓冲层的最低未占有分子轨域与材料层的最高占据分子轨域之间的差距小于2eV。有机发光层位于材料层上。阳极层位于有机发光层上。

Description

有机发光装置

技术领域

本发明是有关于一种有机发光装置，且特别是有关于一种反向有机发光装置(inverted organic light emitting device，inverted OLED)。

背景技术

随着科技的进步，平面显示器是近年来最受瞩目的显示技术。其中，有机电致发光显示器因其自发光、无视角依存、省电、制程简易、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。有机发光二极管主要是由一对电极以及有机发光层所构成。当电流通过透明阳极与金属阴极间，使电子和空穴在有机发光层内结合而产生激子(exciton)时，有机发光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。

一般来说，反向有机发光二极管(inverted OLED)具有依序配置于基底上的阴极层、电子传输层、有机发光层及阳极层，其适于与n型晶体管的漏极端连接，以在驱动时有较稳定的电性表现。然而，在反向有机发光二极管中，由于电子传输层是制作于下电极上，而下电极通常由相对稳定导体材料制成且具有较高的功函数，因此阴极层对于电子注入而言具有较高的能障，导致电极界面有崩溃或不稳定的现象。此外，由于电子的注入受限于较高能障，因此电子的注入数量与空穴的注入数量不均衡，导致无法有效结合放电。如此一来，有机发光二极管的发光效率不佳且寿命衰减。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机发光装置，其具有较佳的发光效率与稳定性。

本发明提出一种有机发光装置，适于配置于一基板上，包括一阴极层、一缓冲层、一材料层、一有机发光层以及一阳极层。阴极层位于基板上。缓冲层位于阴极层上且与阴极层接触，其中阴极层位于基板与缓冲层之间。材料层位于缓冲层上且与缓冲层接触，其中缓冲层位于阴极层与材料层之间，缓冲层的最低未占有分子轨域(Lowest Unoccupied Molecular Orbital，LUMO)与材料层的最高占据分子轨域(Highest Occupied Molecular Orbital，HOMO)之间的差距小于2eV。有机发光层位于材料层上。阳极层位于有机发光层上。

基于上述，本发明的有机发光装置包括缓冲层，缓冲层配置于阴极层与材料层之间，且缓冲层的LUMO与材料层的HOMO之间的差距小于2eV。如此一来，能降低阴极层与材料层之间的电子注入能障，以大幅提升有机发光装置的发光效率与操作稳定性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的有机发光装置的剖面示意图；

图2是根据本发明第二实施例的有机发光装置的剖面示意图；

图3为实验例与比较例的有机发光装置在初始亮度为4000nits下以直流定电流源驱动的条件下的亮度与时间的关系图；

其中，主要元件符号说明

具体实施方式

【第一实施例】

图1是根据本发明第一实施例的有机发光装置的剖面示意图。请参照图1，有机发光装置100适于配置于基板102上，包括阴极层110、缓冲层120、材料层130、有机发光层140以及阳极层150。有机发光装置100为反向有机发光装置。在本实施例中，有机发光装置100例如是适于在显示器的驱动电路系统中与n型晶体管的漏极端连接。

阴极层110位于基板102上。基板102的材质可为玻璃、石英、有机聚合物、塑料、可挠性塑料或是不透光/反射材料等等，本发明不加以限定。阴极层110的材质可为透明导电材料或是不透明的导电材料，且阴极层110可以是单层结构或多层结构。所述透明导电材料包括金属氧化物，诸如铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或其它合适的氧化物(诸如氧化锌)、或者是上述至少二者的堆栈层。所述不透明导电材料包括金属，诸如银、铝、钼、铜或钛，或其它合适的金属。

缓冲层120位于阴极层110上且与阴极层110接触，其中阴极层110位于基板102与缓冲层120之间。材料层130位于缓冲层120上且与缓冲层120接触。详言之，缓冲层120位于阴极层110与材料层130之间，且分别与阴极层110与材料层130接触。其中，缓冲层120的最低未占有分子轨域(LUMO)与材料层130的最高占据分子轨域(HOMO)之间的差距小于2eV。在本实施例中，材料层130例如是电子传输层。材料层130的形成方法例如是蒸镀，其厚度例如是10nm。缓冲层120的材料例如是有机材料，所述有机材料的LUMO例如是小于-4.0eV。此时，材料层130的HOMO较佳是大于-8.0eV。举例来说，在本实施例中，缓冲层120的材料例如是包括HAT-CN，其具有以下结构，其LUMO约为-6.0eV：

，材料层130例如是包括三(8-羟基喹啉)铝络合物(tris(8-quinolinato-N1，08)-aluminum，Alq)、双(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚铝(III)(Aluminum(III)bis-(2-methyl-8-quinolinato)-4-phenylphenolate，BAlq)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-啡啉(bathophenanthroline，BCP)、三氧化铯钒的4，7-二苯基-1，10-邻二氮杂菲(4，7-diphenyl-1，10-phenanthroline，Bphen)、4，4′-二(9-咔唑基)联苯(4，4′-di(9-carbazolyl)biphenyl，CBP)或3-苯基-4-(1′-萘基)-5-苯基-1，2，4-三唑(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1，2，4-triazole，TAZ)，或其它具有电子传输特性且HOMO＞-8.0eV的有机材料。

在另一实施例中，缓冲层120的材料例如是包括1，4，5，8-萘四甲酸二酐(1，4，5，8-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride，NTCDA)，其LUMO约为-4.7eV，材料层130的HOMO例如是大于-5.7eV，诸如三(8-羟基喹啉)铝络合物(Alq)或双(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚铝(III)(BAlq)，或其它具有电子传输特性且HOMO＞-5.7eV的有机材料。在又一实施例中，缓冲层120的材料例如是包括四氟-四氰基对醌二甲烷(tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane，F₄-TCNQ)，其LUMO约为-5.3eV，材料层130的HOMO例如是大于-7.3eV，诸如三(8-羟基喹啉)铝络合物(Alq)、双(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚铝(III)(BAlq)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-啡啉(BCP)、三氧化铯钒的4，7-二苯基-1，10-邻二氮杂菲(Bphen)或4，4′-二(9-咔唑基)联苯(CBP)，或其它具有电子传输特性且HOMO＞-7.3eV的有机材料。

有机发光层140位于材料层130上。在本实施例中，有机发光层140可包括红色有机发光图案、绿色有机发光图案、蓝色有机发光图案、其它颜色的发光图案或是上述发光图案的组合。

阳极层150位于有机发光层140上。在本实施例中，阳极层150的材料可以参照阴极层110的材料所述，于此不赘述，或任何适合的材料。在本实施例中，有机发光装置100更包括空穴传输层142与空穴注入层144，其中空穴传输层142与空穴注入层144例如是依序堆栈于有机发光层140上且位于阳极层150与有机发光层140之间。详言之，空穴传输层142例如是位于空穴注入层144与有机发光层140之间，空穴注入层144例如是位于空穴传输层142与阳极层150之间。当然，在其它实施例中，可以选择性地设置空穴传输层142与空穴注入层144。换言之，在一实施例中，可以未设置空穴传输层142与空穴注入层144，或者是仅设置空穴传输层142与空穴注入层144中一者。

在本实施例中，于阴极层110与作为电子传输层的材料层130之间配置缓冲层120，且使缓冲层120的LUMO与材料层130的HOMO之间的差距小于2eV。如此一来，可有效地降低位于阴极层界面的电子的注入能障，以增加阴极层界面的稳定性，且使电子的注入数量与空穴的注入数量达到均衡而有效结合放电。因此，能大幅增加有机发光装置100的发光效率、操作稳定性以及使用寿命。

【第二实施例】

图2是根据本发明第二实施例的有机发光装置的剖面示意图。请参照图2，有机发光装置100适于配置于基板102上，包括阴极层110、缓冲层120、材料层130、电子传输层132、有机发光层140以及阳极层150。阴极层110位于基板102上。

缓冲层120位于阴极层110上且与阴极层110接触。阴极层110位于基板102与缓冲层120之间，换言之，此有机发光装置100为反向有机发光装置。材料层130位于缓冲层120上且与缓冲层120接触。缓冲层120的最低未占有分子轨域(LUMO)与材料层130的最高占据分子轨域(HOMO)之间的差距小于2eV。在本实施例中，材料层130为电子注入层，其例如是包括经导电性掺杂的无机材料或有机材料，诸如掺杂有碱金属或碱土金属的无机材料或有机材料。在本实施例中，缓冲层120的LUMO例如是小于-4.0eV，以及材料层130的HOMO较佳是大于-8.0eV。举例来说，在本实施例中，缓冲层120的材料例如是包括HAT-CN，材料层130的HOMO例如是大于-8.0eV，诸如是可选择性掺杂Li、Na、K、Ru、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba等碱金属或碱土金属的三(8-羟基喹啉)铝络合物(tris(8-quinolinato-N1，08)-aluminum，Alq)、双(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚铝(III)(Aluminum(III)bis-(2-methyl-8-quinolinato)-4-phenylphenolate，BAlq)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-啡啉(bathophenanthroline，BCP)、三氧化铯钒的4，7-二苯基-1，10-邻二氮杂菲(4，7-diphenyl-1，10-phenanthroline，Bphen)、4，4′-二(9-咔唑基)联苯(4，4′-di(9-carbazolyl)biphenyl，CBP)或3-苯基-4-(1′-萘基)-5-苯基-1，2，4-三唑(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1，2，4-triazole，TAZ)，或其它具有电子传输特性且HOMO＞-8.0eV的有机材料。

在另一实施例中，缓冲层120的材料例如是包括1，4，5，8-萘四甲酸二酐(1，4，5，8-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride)。材料层130的HOMO例如是大于-5.7eV，诸如是可选择性掺杂Li、Na、K、Ru、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba等碱金属或碱土金属的三(8-羟基喹啉)铝络合物(Alq)或双(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚铝(III)(BAlq)，或其它具有电子传输特性且HOMO＞-5.7eV的有机材料。在又一实施例中，缓冲层120的材料例如是包括四氟-四氰基对醌二甲烷(tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane，F₄-TCNQ)。材料层130的HOMO例如是大于-7.3eV，诸如可选择性掺杂Li、Na、K、Ru、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba等碱金属或碱土金属的三(8-羟基喹啉)铝络合物(Alq)、双(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚铝(III)(BAlq)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-啡啉(BCP)、三氧化铯钒的4，7-二苯基-1，10-邻二氮杂菲(Bphen)或4，4′-二(9-咔唑基)联苯(CBP)，或其它具有电子传输特性且HOMO＞-7.3eV的有机材料。特别一提的是，虽然在上述的实施例中都是以材料层130包括有机材料为例，但材料层也可以是选择性掺杂Li、Na、K、Ru、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba等碱金属或碱土金属的无机材料。换言之，本发明未对缓冲层120与材料层130的材料加以限制，只要缓冲层120的最低未占有分子轨域(LUMO)与作为电子注入层的材料层130的最高占据分子轨域(HOMO)之间的差距小于2eV即可。

电子传输层132配置于作为电子注入层的材料层130与有机发光层140之间。在本实施例中，电子传输层132的材料可以与材料层130实质上相同但为未经掺杂的材料，或者是电子传输层132的材料也可以是所属领域具有通常知识者所周知的其它材料，本发明未加以限制。

有机发光层140位于电子传输层132上。阳极层150位于有机发光层140上。其中，阴极层110、有机发光层140以及阳极层150的材料可以参照第一实施例中所述，于此不赘述。在本实施例中，有机发光装置100更包括空穴传输层142与空穴注入层144，空穴传输层142例如是位于空穴注入层144与有机发光层140之间，空穴注入层144例如是位于空穴传输层142与阳极层150之间。当然，在其它实施例中，可以选择性地设置空穴传输层142与空穴注入层144，本发明不以此为限。

以下列举实验例来验证本发明的效果。

【实验例】

为证明本发明的上述实施例中所述的有机发光装置具有较佳的元件特性，使用实验例与比较例作比较。其中，实验例的有机发光装置具有如图1所示的结构，其中阴极层的材料为铟锡氧化物且功函数为5.0eV，缓冲层的材料为F₄-TCNQ且LUMO为5.3eV、厚度为10nm，电子传输层的材料为掺杂有锂离子的三(8-羟基喹啉)铝络合物(Alq:Li)，有机发光层的材料为mCP:Ir(ppy)₃，空穴传输层的材料为TCTA，空穴注入层的材料为m-MTDATA:F₄-TCNQ，以及阳极层的材料为铝。比较例的有机发光装置的结构与实验例的有机发光装置的结构相似，其不同处仅在于比较例的有机发光装置不包括缓冲层，其余膜层均相同。实验例与比较例的有机发光装置是在初始亮度为4000nits下以直流定电流源驱动的条件下进行操作稳定性测试，且藉由观察有机发光装置的使用寿命(lifetime，LT50)来判断有机发光装置的操作稳定性。

图3为实验例与比较例的有机发光装置在初始亮度为4000nits下以直流定电流源驱动的条件下的亮度(brightness)与时间的关系图。由图3可知，在此操作下，实验例的有机发光装置的使用寿命为约730小时，而比较例的有机发光装置的使用寿命为约150小时。换言之，实验例的有机发光装置的使用寿命相较于比较例的有机发光装置的使用寿命改善约4.8倍。因此，由以上实验结果可知，在有机发光装置中设置与阴极接触的缓冲层能改善有机发光装置的使用寿命，以提升有机发光装置的操作稳定性。

综上所述，本发明的有机发光装置包括缓冲层，缓冲层配置于阴极层与材料层之间，且缓冲层的LUMO与材料层的HOMO之间的差距小于2eV。材料层可以是电子传输层或电子注入层，因此缓冲层例如是位于阴极层与电子传输层之间或阴极层与电子注入层之间。如此一来，可有效地降低位于阴极层界面的电子的注入能障，以增加阴极层界面的稳定性，且使电子的注入数量与空穴的注入数量达到均衡而有效结合放电。因此，能大幅增加有机发光装置的发光效率、操作稳定性以及使用寿命。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种有机发光装置，适于配置于一基板上，包括：

一阴极层，位于该基板上；

一缓冲层，位于该阴极层上且与该阴极层接触，其中该阴极层位于该基板与该缓冲层之间；

一材料层，位于该缓冲层上且与该缓冲层接触，其中该缓冲层位于该阴极层与该材料层之间，该缓冲层的最低未占有分子轨域LUMO与该材料层的最高占据分子轨域HOMO之间的差距小于2eV；

一有机发光层，位于该材料层上；以及

一阳极层，位于该有机发光层上。

2.如权利要求1所述的有机发光装置，其中该材料层为一电子传输层。

3.如权利要求1所述的有机发光装置，其中该材料层为一电子注入层。

4.如权利要求3所述的有机发光装置，更包括一电子传输层，配置于该材料层与该有机发光层之间。

5.如权利要求1所述的有机发光装置，其中该缓冲层的材料包括一有机材料。

6.如权利要求5所述的有机发光装置，其中该有机材料的LUMO＜-4.0eV。

7.如权利要求1所述的有机发光装置，其中该材料层的HOMO＞-8.0eV。

8.如权利要求7所述的有机发光装置，其中该缓冲层的材料包括HAT-CN，其具有以下结构：

9.如权利要求7所述的有机发光装置，其中该材料层包括三(8-羟基喹啉)铝络合物、双(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚铝(III)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-啡啉、三氧化铯钒的4，7-二苯基-1，10-邻二氮杂菲、4，4′-二(9-咔唑基)联苯或3-苯基-4-(1′-萘基)-5-苯基-1，2，4-三唑。

10.如权利要求1所述的有机发光装置，其中该材料层的HOMO＞-5.7eV。

11.如权利要求10所述的有机发光装置，其中该缓冲层的材料包括1，4，5，8-萘四甲酸二酐。

12.如权利要求10所述的有机发光装置，其中该材料层包括三(8-羟基喹啉)铝络合物或双(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚铝(III)。

13.如权利要求1所述的有机发光装置，其中该材料层的HOMO＞-7.3eV。

14.如权利要求13所述的有机发光装置，其中该缓冲层的材料包括四氟-四氰基对醌二甲烷。

15.如权利要求13所述的有机发光装置，其中该材料层包括三(8-羟基喹啉)铝络合物、双(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚铝(III)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-啡啉、三氧化铯钒的4，7-二苯基-1，10-邻二氮杂菲或4，4′-二(9-咔唑基)联苯。

16.如权利要求1所述的有机发光装置，更包括一空穴注入层，位于该阳极层与该有机发光层之间。

17.如权利要求1所述的有机发光装置，更包括一空穴传输层，位于该阳极层与该有机发光层之间。

18.如权利要求1所述的有机发光装置，其中该阴极层的材料包括铟锡氧化物、氧化锌、银、铝、钼、铜或钛。