CN100392889C - 高对比有机发光电子元件 - Google Patents

Abstract

一种高对比有机发光电子元件，包括一复合式电子传输层，其包括一透明电子传输层、以及一消光电子传输层，其中消光电子传输层由碳60(buckminsterfullerene)所组成，可用于吸收环境光线，使得该有机发光电子元件可提供具有高对比、未失真的显示信息。另外，消光电子传输层可直接设置于由八羟基喹啉铝(Alq)所组成的透明电子传输层与由氟化锂(LiF)所组成的电子注入层之间。

Description

高对比有机发光电子元件

技术领域

本发明涉及有机激光电子显示元件，特别是涉及一种具有消光层的高对比有机激光电子显示元件。

背景技术

有机发光二极管元件，例如有机发光二极管，已被广泛的研究与应用于平面面板显示器上。应用有机发光二极管元件的平面面板显示器，其亮度大于液晶显示器(LCDS)，因为有机发光二极管元件本身可以放射光线，而不需要背光系统。除此之外，藉由不同的有机材料，有机发光二极管元件可放射出具有高发光效能的红、绿、蓝光线。再者，有机发光二极管元件可在低驱动电压下运作且有较广的可视角。

有机发光二极管元件于结构上通常有许多层，包括一复合式有机内层结构，其还包括一放射层如三明治般夹在一阴极与阳极之间。有机发光二极管元件通常具有一透明电极，例如为阳极，设置于有机内层结构与一透明基板之间，以使放射层于整个基板上提供可见的照度显示。一金属阴极通常设置于有机内层结构之后，而且一关于有机发光二极管元件重要要件为确认金属阴极与有机内层结构能保持良好的接触。当光线由外在环境射入显示装置时，光线穿透透明层再被金属阴极反射，但此反射光将会干扰放射层所放射的光线，因此，如何发展出用消除而非反射环境光线的方式的高对比发光二极管实为重要的课题。

目前已存有许多方法致力于解决因为环境光线反射所造成的面板亮度失真问题，然而，这些方法都需要额外的装置造成相当大的成本需求。举例来说，在有机发光二极管元件外加一透镜；另一方法为将阴极形成包含碳层的黑电极(black electrode)，此一电极虽可用以消除光线以及减少因为反射所引起的问题，但是由于在阴极上增加碳层的结果，会造成阴极与电子传输层[1，2，4-三氮(唑)(TAZ，1，2，4-triazole)]之间跨压下降，同时，碳层也会造成阴极与电子传输层彼此间接触变差。为避免这个问题，一镁层必须被加入至黑电极与TAZ电子传输层之间，并作为阴极的一部分。将额外的镁层加入于碳层与有机层之间，可藉由镁层与有机材料能阶结合而增强载子注入，其中镁层采用有别于形成有机内层结构的沉积方法所形成。因此，为配合碳层而形成镁层的三层阴极结构，于生产速率方面与大量制造的考量上皆是不智之举。

因此，如何能制造出一具有消光层的高对比有机发光二极管元件，其中此消光层可用于吸收环境光线、制造出不扭曲的显示信息、且兼容于元件内其它材料、以及不会引起非预期的高功率的消耗至为重要。尤其是制造出一个不需碳层黑电极加上搭配镁层用于多层阴极结构上的有机发光二极管元件更为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高对比有机发光电子元件，包括：一基板、邻接于基板的一第一电极、一第二电极、以及设置于第一电极和第二电极间一有机内层结构，其中有机内层结构包括一光放射层、以及一复合式电子传输层，且其中复合式电子传输层包括一透明电子传输层、以及一消光电子传输层。

于另一实施例中，本发明提供一种高对比有机发光二极管元件，包括：一基板、设置于基板上方的一第一电极、以及设置于第一电极上方的一复合式有机内层结构。复合式有机内层结构还包括一发光电子层、以及一复合式电子传输层，其中复合式电子传输层还包括一第一电子传输层、以及包括碳化合物的一第二消光电子传输层；另外，一第二电极设置于复合式有机内层结构上方。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例并配合附图做详细说明。

附图说明

图1是表示本发明有机发光二极管元件放射与吸收光线的剖面图；

图2是表示本发明有机发光二极管元件的细部剖面图；以及

图3是表示本发明有机发光二极管元件于另一实施例的细部剖面图。

简单符号说明

1～基板                  3～阳极

5～有机发光二极管内层    7～黑电子传输层

9～阴极                  11～可见光线

13～环境光线             15～吸收点

17～反射光线             21～电子传输层

23～光放射层             25～空穴传输层

27～空穴注入层           29～电子注入层

31～深层电子传输层       33～金属层

35～表面                 100～底射式有机发光二极管元件

101～基板                105～阳极

107～电子注入层          113～黑电子传输层

115～深层电子传输层      117～光放射层

119～空穴传输层          121～空穴注入层

123～阴极                150～上射式有机发光二极管元件

具体实施方式

图1描述本发明发光二极管有机发光电子元件的具体实施例。有机发光二极管元件包括一基板1、一第一电极3，例如是阳极、一有机发光二极管内层结构5、以及一第二电极9，例如是阴极，其中有机发光二极管内层结构5还可包括一黑电子传输层(Black Electron Transport Layer)7。于一优选实施例中，基板1或阳极3可为透明，而有机发光内层结构5则放射出可见光线11，于穿透阳极3与基板1之后，产生显示功能。环境光线13进入有机发光二极管元件中，并穿透透明的阳极3或是第二电极9两者之一，且环境光线13可为户外光线或是室内环境的光线。如图1所示，环境光线13进入有机发光二极管元件并穿透透明基板1与透明阳极3。

于另一实施例中(并未显示图式)，有机发光二极管内层结构5放射出光线并穿透一透明阴极9，并且于此实施例中，基板1可为不透明物质且环境光线亦可穿透透明阴极9。

若能防止环境光线不影响有机发光二极管元件，如图1中的反射性金属阴极9为优选，因为反射光会与有机发光二极管元件所放射的光线混合，进而造成OLED自发光光线失真。黑电子传输层7，可藉由图1中所示的吸收点15来吸收环境光线，以防止或至少大量限制光线的反射。因为黑电子传输层7吸收了大部分或全部的环境光线13，因而很少或几乎没有产生被阴极9反射的反射光线17，如图1中虚线所显示。于一优选实施例中，所有环境光线13完全被吸收且无反射光线17产生。

图1所示的本发明的有机发光二极管元件为底射式有机发光二极管元件，或称为向下发光的有机发光二极管元件，其放射光线可穿透皆为透明的阳极3与基板1。于另一实施例中，本发明的有机发光二极管元件可为上射式有机发光二极管元件，且可由相反方向发射光线，亦即相反于基板且穿透一透明阴极。以下所描述的内容虽与底射式有机发光二极管元件100相关联，如图2所示，但应了解的是，本发明的复合式电子传输层亦可应用于上射式有机发光二极管元件，如图3所示。

图2为图1中有机发光二极管元件实施例的细部图，如图2所示，底射式有机发光二极管元件100，包括：基板1、阳极3、有机发光内层结构5、以及阴极9，其中于本实施例中，阴极9还包括电子注入层29与金属层33、而有机发光内层结构5为一复合式结构，包括复合式电子传输层(ETL)21、光放射层(EML)23、空穴传输层(HTL)25、以及空穴注入层(HIL)27。复合式电子传输层21具有黑电子传输层(BETL)7、且还包括一具有实质助益的透明电子传输层31，其与黑电子传输层7边界相接。

上述实施例的有机发光二极管元件100，如图2所示，为底射式有机发光二极管元件，其中基板1可为玻璃、石英、塑料或其它适合的透明材料如光传送材料所组成。而阳极3为透明，于一优选实施例中，由氧化铟锡(indiumtin oxide，ITO)组成，而氧化铟锡为绝佳的阳极，因为它具有高功函数(workfunction)与透明度，至于其它适合作为阳极的材料，则包括其它高工作功能的金属或是这些金属的合金。口比咯紫质(porphorinic)或苯二甲蓝素(pthalocyanine)复合物，如铜苯二甲蓝素(CuPc)则可用于空穴注入层27，于其它的实施例中亦可用其它适合的材料。许多不同材料可作为空穴传输层25，在芳香族的胺类中如4，4’[N-(1-萘基)-N-苯基氨]二苯基(NPB)为优选材料。于光放射层23中可藉由空穴与电子的再结合来放射光线，并可由各种不同可获得的商业材料来形成，另，不同基材与不同染剂可使用于制造不同颜色的光线，于一优选实施例中，9，11二苯基蒽蓝色掺杂剂(9，11-dinapthylanthracene-blue dopant)可用于制造蓝光，至于其它发光电子元件材料与染剂于其它实施例的例子中亦可运用。

理想的阴极材料具有良好的薄膜形成的特质，以确保与底下有机层良好接触，促进电子以低电压注入以及具有良好的稳定度。在图2的底射式有机发光二极管元件的实施例中，阴极9可为不透明，且于一优选实施例中，阴极9包括与有机发光内层5(如电子传输层21)接触的一薄电子注入层29，且上盖一较厚的金属层33。于一优选实施例中，电子注入层29的厚度约为10埃，若加上金属层33的厚度则为数百至数千埃附近，并且其它厚度或相对厚度则适用于其它实施例中。薄电子注入层29可包括低功函数功能的金属(＜4.0ev)或是金属盐(metal salt)，亦即较厚的金属层33不需具有低功函数。于一优选实施例中，电子注入层29可由碱性卤化物所组成，如氟化锂(LiF)，而金属层33则可由铝或其它适于用作电极的反射金属所组成。本发明的黑电子传输层7以直接邻近于阴极9的方式形成，特别是邻近于阴极9的电子注入层29，如图2所示。

有机发光内层5包括复合式电子传输层21，其中复合式电子传输层21还包括黑电子传输层7、以及深层电子传输层31。于一优选实施例中，优选地，黑电子传输层7相对于由八羟基喹啉铝(Alq)所形成的深层电子传输层，形成于较接近于非透明电极的阴极9的地方，另外，其它适合于电子传输的材料亦可使用于其它实施例中。此外，深层电子传输层31可作为光传输材料以至于当环境光线透过基板1的表面35进入有机发光二极管元件100时，且如图1所示，环境光线13可在被黑电子传输层7吸收前，穿透深层电子传输层31。

黑电子传输层7为一般消光材料，而且于一优选实施例中以100至2000埃的厚度优选，且100至300埃的厚度于一特定实施例中优选，但其它厚度也可适用于其它实施例中。黑电子传输层7以多碳化合物如碳60组成优选，但其它多碳化合物如碳70、碳76、碳78、碳82、碳84、碳90、碳96亦可使用于其它实施例中。多碳化合物为封闭型类固醇芳香族分子(closedsteroidal aromatic molecules)且具有偶数个碳原子数量，使用多碳化合物如碳60作为一电子传输层，可免除需利用额外的一镁层(Mg)，来抑制如现有技术所述的一黑电极与一有机内层结构之间跨压的下降。再者，黑电子传输层7可与阴极9兼容并良好附着于其上。于一优选实施例中，黑电子传输层7直接插入设置于由氟化锂所形成的电子注入层29与由八羟基喹啉铝所形成的深层电子传输层31之间，且黑电子传输层7与其它形成于有机发光二极管元件上的有机层采用相同薄膜形成方式为优选，并于一优选实施例中，来源相同的气体可一起运用。而不同的气相沉积方法如化学气相沉积法(CVD)，或是物理气相沉积法(PVD)，可被用于形成黑电子传输层7、以及有机发光内层5的其它层别。但是，于其它实施例中，其它薄膜形成方法亦可使用。

此包含黑电子传输层7的高对比有机发光电子显示元件显示出增强性能的特征。特别地，额外增加的黑电子传输层7的厚度可为0埃至300埃，可以让有机发光二极管元件的对比比率增加，而反射率则随着黑电子传输层7的厚度增加而减少。如图2有机发光二极管元件所示，于此实施例中，其中透明阳极3由氧化铟锡所组成、电动传输层25由4，4’[N-(1-萘基)-N-苯基氨]二苯基所组成、光放射层23由9，11二苯基蒽蓝色掺杂剂所组成、电子传输层21由八羟基喹啉铝所组成、黑电子传输层7由碳60所组成、电子注入层由氟化锂所组成、而阴极9由铝所组成，有所助益的是，当黑电子传输层7的厚度由0至300埃增加时，用于驱动装置的电流维持稳定低于25J/cm2，且驱动电压并未明显增加。

于图2中所示的有机发光二极管的实施例中以及与图2相关的描述与底射式有机发光二极管元件有关，其中基板1与阳极3为透明且有机发光二极管元件放射光线并穿透基板1与阳极3。同时于此实施例中，环境光线进入有机发光二极管元件内并穿透基板1与阳极3，且被由反射材料所制成的第二阴极9所反射。

于图3的另一实施例中，有机发光二极管元件为上射式有机发光二极管元件。如图3所示，上射式有机发光二极管元件150包括：一基板101、一阳极105、一有机发光内层结构109、一电子注入层107、以及一阴极123。有机发光内层结构109包括由黑电子传输层113、以及一深层电子传输层115所组成的电子传输层；有机发光内层结构109也包括光放射层117、空穴传输层119、以及空穴注入层121。于本实施例中，阴极123由透明材料所组成且有机发光二极管元件放射光线穿过阴极123。环境光线亦穿过阴极123进入有机发光二极管元件。可视为邻近于电子注入层107的黑电子传输层113，吸收由阴极123入射的环境光线。图3所示的上射式有机发光二极管元件150运作方式与图2的底射式有机发光二极管元件运作原理相同，且黑电子传输层113可让光放射层117所放射的光线通过。而此上射式有机发光二极管元件相较于现有有机发光二极管元件亦可享用较高的对比比率。

前述仅用来说明本发明的原则，于此仅管在不明确的叙述或图示下，在不脱离其精神与范围下，可以被本领域技术人员用来做不同的设计变化实施本发明。因此，在此所有的例子与有条件的语言主要用来表达一种教学的目的与辅助读者了解本发明的构造与本发明的概念以促进本技艺，且本发明所描述的例子与条件不是用来限制本发明。此外，在此所有描述本发明的构造、外观与实施例，仅只是例子，并包括结构与其相等的功能。另外，亦指出与上述相同的元件，包括现在所知与未来将开发的，例如，在不考虑结构下，开发任何具有相同功能的元件。

实施例的描述是用来伴随着图示被阅读，其可被想象成整个说明书的一部分。在本说明书中，相关的术语如″下″、″上″、″水平″、″垂直″、″上面″、″下面″、″上″、″下″、″顶″与″底″和其衍生出的同义词(例如，″水平地″、″向下地″″向上地″等)应当被解释为方位的参考。这些相关的术语，方便于描述且需要解释或在特定的方向操作。除了特别地描述之外，考量附属、连接的术语，且如″连结″与″互连″，参考一关系在结构中被固定或附属在另一个或直接或间接通过介于其中的结构，和可移动或刚性附属件或关系。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种高对比有机发光电子元件，包括：

一基板；

一第一电极，设置于该基板上；

一第二电极；以及

一有机内层结构，设置于该第一电极与该第二电极之间，并包括：

一光放射层；以及

一复合式电子传输层，包括：

一透明电子传输层；以及

一消光电子传输层。

2.如权利要求1所述的高对比有机发光电子元件，其中该消光电子传输层包括一多碳化合物。

3.如权利要求2所述的高对比有机发光电子元件，其中该多碳化合物为碳60。

4.如权利要求1所述的高对比有机发光电子元件，其中该消光电子传输层直接邻接于该第一电极或该第二电极。

5.如权利要求1所述的高对比有机发光电子元件，其中该第一电极或该第二电极包含氟化锂或铝。

6.如权利要求5所述的高对比有机发光电子元件，其中该透明电子传输层包含八羟基喹啉铝且该消光电子传输层设置于该透明电子传输层与该第一电极或与该第二电极之间。

7.如权利要求1所述的高对比有机发光电子元件，其中该透明电子传输层包含八羟基喹啉铝且该消光电子传输层与该透明电子传输层相连接。

8.如权利要求1所述的高对比有机发光电子元件，其中该有机内层结构更包括一空穴注入层、以及一空穴传输层，该空穴传输层包含4，4’[N-(1-萘基)-N-苯基氨]二苯基。

9.如权利要求8所述的高对比有机发光电子元件，其中该光放射层包含9，11二苯基蒽蓝色掺杂剂。

10.如权利要求1所述的高对比有机发光电子元件，其中该消光电子传输层的厚度范围约为100至2000埃。

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