CN107799656B - 有机发光元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机发光元件，包含第一电极、第一发光层、第一低功函数层、第二低功函数层、导电抗蚀刻层、第一电洞注入层、第二发光层以及第二电极。第一发光层位于第一电极上方。第一低功函数层位于第一发光层上方。第二低功函数层位于第一低功函数层上方，第二低功函数层的功函数大于第一低功函数层的功函数。导电抗蚀刻层位于第二低功函数层上方。第一电洞注入层位于导电抗蚀刻层上方。第二发光层位于第一电洞注入层上方。第二电极位于第二发光层上方。本发明的有机发光元件具有更高的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机发光元件。
背景技术
有机发光二极管(OLED)是一种利用电流驱动的自发光元件，有机发光二极管具有许多液晶显示器所没有的技术优点，因此被视为下一代的主流显示技术。有机发光二极管的发光原理是利用外加偏压，使电子、电洞分别进入具有发光特性的有机物质。电子及电洞在有机物质中结合时形成激发光子(exciton)，激发光子通过释放能量而回到基态(groundstate)，并在释放能量的过程中发出光线。虽然目前有许多业者投入有机发光二极管的研发，但是提高有机发光二极管的发光效率一直是努力的目标。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有更高发光效率的有机发光元件。
为实现上述目的本发明提供一种有机发光元件。根据本发明的某些实施方式，所述有机发光元件包含第一电极、第一发光层、第一低功函数层、第二低功函数层、第一电洞注入层、第二发光层以及第二电极。第一发光层位于第一电极上方。第一低功函数层位于第一发光层上方。第二低功函数层位于第一低功函数层上方，第二低功函数层的功函数大于第一低功函数层的功函数。第一电洞注入层位于第二低功函数层上方。第二发光层位于第一电洞注入层上方。第二电极位于第二发光层上方。
在某些实施方式中，所述的有机发光元件还包含导电抗蚀刻层，位于该第二低功函数层与第一电洞注入层之间。
在某些实施方式中，第一低功函数层的厚度为约5至约200A，第二低功函数层的厚度为约5至约200A，导电抗蚀刻层的厚度为约5至约200A。
在某些实施方式中，导电抗蚀刻层包含材料，是选自铬、钛、钌、铑、钯、银、锇、铱、铂、金、及所述这些组合所组成的群组。
在某些实施方式中，第一低功函数层包含锂化合物。
在某些实施方式中，第二低功函数层包含铝。
在某些实施方式中，第一电洞注入层包含聚(3,4-亚乙基)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PPS)。
在某些实施方式中，第二低功函数层的功函数小于5eV。
在某些实施方式中，所述的有机发光元件还包含第一电子传输层或第一电洞传输层，且第一电子传输层及第一电洞传输层接触第一发光层。
在某些实施方式中，所述的有机发光元件还包含第二电子传输层或第二电洞传输层，且第二电子传输层及第二电洞传输层接触第二发光层。
在某些实施方式中，第一电洞注入层包含纳米碳管、纳米银、纳米石墨烯的其中至少一种。
附图说明
图1绘示根据本发明某些实施方式的有机发光元件的剖面示意图。
图2绘示本发明另外某些实施方式的有机发光元件的剖面示意图。
图3绘示本发明一实施方式的有机发光元件的发光频谱。
图4绘示本实施方式之有机发光元件的电流密度-电压的曲线图。
图5绘示本实施方式的有机发光元件的发光亮度-电压的曲线图。
具体实施方式
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施情况与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所公开的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其它的实施例，而无须进一步的记载或说明。
在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。
在本文中使用空间相对用语，例如“下方”、“之下”、“上方”、“之上”等，这是为了便于叙述一个元件或特征与另一个元件或特征之间的相对关系，如图中所绘示。这些空间上的相对用语的真实意义包含其它的方位。例如，当图示上下翻转180度时，一个元件与另一个元件之间的关系，可能从“下方”、“之下”变成“上方”、“之上”。此外，本文中所使用的空间上的相对叙述也应作同样的解释。
图1绘示本发明某些实施方式的有机发光元件100的剖面示意图。根据本发明的某些实施方式，有机发光元件100包含第一电极110、第一发光层120、载子生成层130、第二发光层140以及第二电极150。
第一电极110可例如为有机发光元件100的阳极。在某些实施方式中，第一电极110包含高功函数的材料，例如氧化铟锡、氧化铟锌、或类似的材料。在某些实施例中，第一电极110可使用例如物理气相沉积或化学气相沉积等技术形成在透明基板102上。
第一发光层120位于第一电极110上方，而且第一发光层120能够因电子、电洞在其中结合而发射出光线。任何用于有机发光二极管的公知发光材料均可适用于第一发光层120，包括(但不限于)红光发光材料、绿光发光材料、蓝光发光材料、橘光发光材料以及其它的发光材料。
载子生成层130配置在第一发光层120与第二发光层140之间。根据本发明各种实施方式，载子生成层130包含第一低功函数层131、第二低功函数层132、导电抗蚀刻层133以及第一电洞注入层134。
第一低功函数层131位于第一发光层120上方。在某些实施方式中，第一低功函数层131为光可穿透的导电材料所制成，而且具有相对较低的功函数。在某些实施例中，第一低功函数层131包含锂化合物，例如氟化锂(LiF)、氧化锂(Li2O)、及/或类似的材料。在某些实施例中，第一低功函数层131的厚度为约5埃(A)至约200A，例如为约8A、16A、30A、50A、80A、100A、150A或180A。
第二低功函数层132位于第一低功函数层131上方，而且第二低功函数层132的功函数大于第一低功函数层131的功函数。在某些实施方式中，第二低功函数层132的功函数小于5eV。在某些实施方式中，第一发光层120所发射的光线能够穿透第二低功函数层132。在多个实施方式中，第二低功函数层132为光可穿透的导电材料所制成，例如厚度极薄的金属层。举例而言，第二低功函数层132可包含铝层、银层、及/或类似的金属层。在某些实施例中，第二低功函数层132的厚度为约5A至约200A，例如为约5A、10A、20A、30A、50A、80A、100A、150A或180A。在某些实施方式中，第二低功函数层132直接接触第一低功函数层131。
导电抗蚀刻层133位于第二低功函数层132上方。在各种实施方式中，导电抗蚀刻层133具有接近金属的导电度，而且导电抗蚀刻层133至少能够抵抗酸的蚀刻或侵蚀。在某些实施例中，导电抗蚀刻层133包含铬，例如铬金属、铬化合物(例如碳化铬)、或铬合金。在另外某些实施方式中，导电抗蚀刻层133包含钛、钌、铑、钯、银、锇、铱、铂、金、上述金属的合金、或上述金属的化合物。在某些实施方式中，导电抗蚀刻层133为厚度极薄的金属层，因此第一发光层120或第二发光层140所发出的光线能够穿透导电抗蚀刻层133。在某些实施例中，导电抗蚀刻层133的厚度为约5A至约200A，例如为约5A、10A、20A、30A、50A、100A、150A、或180A。在某些实施方式中，导电抗蚀刻层133直接接触第二低功函数层132。
第一电洞注入层134位于导电抗蚀刻层133上方。任何公知的电洞注入材料均可适用于本发明实施方式的第一电洞注入层134。在某些实施方式中，第一电洞注入层134包含聚(3,4-亚乙基)聚苯乙烯磺酸盐(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrenesulfonate,PEDOT:PPS)。在多个实施方式中，是通过将PEDOT:PPS溶液涂布在导电抗蚀刻层133上，然后再进行热工艺而形成硬化的PEDOT:PPS膜，以作为第一电洞注入层134。根据本发明的多个实施方式，设置导电抗蚀刻层133的目的即是为了避免PEDOT:PPS溶液中的酸性溶剂对其下方的第二低功函数层132造成侵蚀，从而避免第二低功函数层132受损或失效的情况。在多个比较例中，载子生成层130中不包含导电抗蚀刻层133，而将PEDOT:PPS溶液涂布在第二低功函数层132上，实验结果发现所制成的有机发光元件的电阻值异常增大，而且元件的可靠度明显降低。经许多研究及分析后发现，PEDOT:PPS溶液中的酸性溶剂会侵蚀下方的第二低功函数层132，造成电阻值异常增大。因此，根据本发明的某些实施方式，其中一项技术特征是在载子生成层130中设置导电抗蚀刻层133，且导电抗蚀刻层133位于第二低功函数层132与第一电洞注入层134之间。在某些实施例中，第一电洞注入层134的厚度为约20nm至约100nm，例如为约30nm、约50nm、约70nm、或约90nm。在其它实施方式中，第一电洞注入层134可以包含其它公知的电洞注入材料，例如苯二甲蓝铜(Copper phthalocyanine,CuPc)。
第二发光层140位于第一电洞注入层134上方，而且第一发光层120能够因电子、电洞在其中结合而发射出光线。任何用于有机发光二极管的公知发光材料均可适用于第一发光层120，包括(但不限于)红光发光材料、绿光发光材料、蓝光发光材料、橘光发光材料以及其它的发光材料。在多个实施方式中，第二发光层140与第一发光层120的材料不同，因此第二发光层140与第一发光层120发射出不同颜色(即不同频谱)的光线，而让有机发光元件100具有至少两个不同的主波长。
第二电极150位于第二发光层140上方，第二电极150可例如为有机发光元件100的阴极。在某些实施方式中，第二电极150包含氟化锂层152以及铝层154。任何适用于有机发光二极管的阴极材料均可用于本发明实施方式的第二电极150，例如第二电极150可包含银镁合金层。
载子生成层130桥接第一发光层120与第二发光层140，载子生成层130中的第一低功函数层131及第二低功函数层132有助于提供或传输电子至第一发光层120，因此有益于第一发光层120的发光。此外，载子生成层130中的第一电洞注入层134有助于提供或传输电洞至第二发光层140，而有益于第二发光层140的发光。导电抗蚀刻层133位于第一电洞注入层134与第二低功函数层132之间，除了可保护其下的第二低功函数层132之外，也兼具电流传递的功能。
虽然图1仅绘示第一发光层120及第二发光层140等两层发光层，但根据本发明的其它实施方式，有机发光元件100可包含额外的发光层及载子生成层。举例而言，在第二发光层140与第二电极150之间可增设另一载子生成层与另一发光层，增设的载子生成层位在第二发光层140与增设的发光层之间。
根据本发明的各种实施方式，有机发光元件100中具有多个发光层，这些发光层以串联的方式连接，使得一个电流密度能够同时驱动多个发光层发光，所以本发明的实施方式具有更高的发光效率。
在某些实施方式中，有机发光元件100还包含第一电洞传输层121及/或第一电子传输层122，如图1所示。第一电洞传输层121与第一电子传输层122接触第一发光层120。在另外某些实施方式中，有机发光元件100还包含第二电洞传输层141及/或第二电子传输层142，而且第二电洞传输层141及/或第二电子传输层142接触第二发光层140。
在某些实施方式中，有机发光元件100还包含第二电洞注入层160，第二电洞注入层160配置在第一电极110与第一发光层120之间。在某些实施例中，第二电洞注入层160与第一电洞注入层134包含相同的材料。在另外某些实施例中，第二电洞注入层160与第一电洞注入层134包含不同的材料。
图2绘示本发明另外某些实施方式的有机发光元件100”的剖面示意图。在图2中，相同的元件符号表示相同或相似的元件。在图2绘示的有机发光元件100”的结构与图1绘示的有机发光元件100相似，但有两处不同。第一个不同之处是载子生成层130”不包含导电抗蚀刻层133。第二个不同之处是第一电洞注入层134”包含纳米导电材料，例如第一电洞注入层134”可包含纳米碳管、纳米银、或纳米石墨烯、或上述的组合。在第一电洞注入层134”包含纳米导电材料的实施方式中，由于纳米导电材料的导电度大于公知的有机导电材料，所以可进一步降低有机发光元件100”的启始发光电压。此外，在多个实施方式中，形成纳米导电材料层可以利用诸如乙醇等中性溶剂或媒介物来形成，不须使用酸性溶剂，所以在制造过程中不会损坏第二低功函数层132，因此无须设置额外的导电抗蚀刻层133。
图3绘示本发明一实施方式之有机发光元件的发光频谱，在本实施方式中第一发光层为主波长560nm的橘光发光层材料，第二发光层为主波长480nm的蓝光发光层材料。图3的结果显示第一发光层及第二发光层均能够发光。图4绘示本实施方式的有机发光元件的电流密度-电压的曲线图，图5绘示本实施方式的有机发光元件的发光亮度-电压的曲线图，图4及图5的结果显示本实施方式的有机发光元件的启始电压为约20-25伏特之间。
虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本发明所属领域中的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的改动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
Claims (9)
1.一种有机发光元件，其特征在于，包含：
第一电极；
第一发光层，位于所述第一电极上方；
第一低功函数层，位于所述第一发光层上方；
第二低功函数层，位于所述第一低功函数层上方，其中所述第二低功函数层的功函数大于所述第一低功函数层的功函数；
第一电洞注入层，位于所述第二低功函数层上方；
第二发光层，位于所述第一电洞注入层上方；
第二电极，位于所述第二发光层上方；以及
导电抗蚀刻层，位于所述第二低功函数层与所述第一电洞注入层之间，所述导电抗蚀刻层包含材料，是选自铬、碳化铬、钛、钌、铑、钯、锇、铱、铂、及其组合所组成的群组。
2.如权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，所述第一低功函数层的厚度为5埃至200埃，所述第二低功函数层的厚度为5埃至200埃，所述导电抗蚀刻层的厚度为5埃至200埃。
3.如权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，所述第一低功函数层包含锂化合物。
4.如权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，所述第二低功函数层包含铝。
5.如权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，所述第一电洞注入层包含聚(3,4-亚乙基)聚苯乙烯磺酸盐。
6.如权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，所述第二低功函数层的功函数小于5eV。
7.如权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，还包含第一电子传输层及第一电洞传输层，且所述第一电子传输层及所述第一电洞传输层接触所述第一发光层。
8.如权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，还包含第二电子传输层及第二电洞传输层，且所述第二电子传输层及所述第二电洞传输层接触所述第二发光层。
9.如权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，所述第一电洞注入层包含纳米碳管、纳米银、纳米石墨烯的其中至少一种。
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