专利名称：有机电致发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机电致发光器件，具有一个有机电致发光元件和一个电连接到有机电致发光器件的驱动单元。
背景技术：
当从驱动单元接收具有预定电流密度的电流时，有机电致发光元件发光。一些有机电致发光元件具有两个或多个发出不同颜色的光的电致发光层。这样元件发出的光是各个电致发光层发出的合成光。每个电致发光层含有一种基质材料(host material)和少量掺杂的发光材料，例如荧光材料和磷光材料。各个电致发光层发出光的颜色取决于其中含在该层中的发光材料的类型。
通常认为，当由驱动单元提供到有机电致发光元件的电流的电流密度增加，电致发光层的发光效率降低。这种现象已经被报导在，例如M.A.Baldo，C.Adachi和S.R.Forrest，题为“Transient analysis of organicelectrophosphorescene”，美国物理学会2000年10月15日出版，“Physical ReviewB”第62卷第16期，10967-10977页。这种现象产生的原因在于，如果电流密度大，由于空穴和电子的复合而在电致发光层中产生的激子会相互碰撞，且因此阻碍了激子能量向发光材料的传递。这种现象称为浓度猝灭(concentrationquenching)。尤其是当磷光材料用作发光材料时，这种现象称为T-T湮灭(annihilation)，当荧光材料用作发光材料时，这种现象称为S-S湮灭。
发光效率，也称为量子效率，由空穴或电子进入电致发光层的注入效率、内量子效率和一个系数相乘而得。当荧光材料用作发光材料时，该系数是0.25，其表示在常温下自旋态中电子的单态(singlet)的比例；当磷光材料用作发光材料时，这个系数是1，表示在常温下电子的自旋态中单态和三重态(triplet)的比例。
图6是表示三种电致发光层A、B和C的发光效率和所施加电流的电流密度之间关系的曲线图。每种电致发光层A-C含有三种发出不同颜色光的发光材料中的一种。如图6所示，较之电流密度较低的情况，当电流密度较高时，随着电流密度的增加，发光效率降低地更多。另外，由于电流密度增加而导致的发光效率降低的速率，不同发光材料是不相同的。因此，含有电致发光层A-C的有机电致发光元件具有下列缺陷。即，当电流密度改变时发出光的亮度的灰度改变，例如，当电流密度从标记ii表示的值变为标记i表示的值时，不仅仅发出光的亮度的灰度改变，而且发出光的色度也改变。对于含有磷光材料的电致发光层的有机电致发光元件，和含有荧光材料的电致发光层的有机电致发光元件，当这些元件接收到的电流密度等于或大于1A/cm2时，这是特别引人注意的。
例如，如果一个有机电致发光器件，比如无源矩阵系统驱动的超大显示器和泛光灯，使用电流密度等于或大于1A/cm2的电流以得到足够的亮度。然而电流密度等于或大于1A/cm2的电流显著的降低了含有荧光材料的电致发光层的发光效率。
发明概述因此，本发明的目标是提供一种有机电致发光器件，其能够在不改变光的色度的同时改变发出光的亮度的灰度。
为了实现前述和其他目的，以及根据本发明的目的，提供了一种有机电致发光器件，其含有有机电致发光元件和驱动单元。有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的电致发光层。电致发光层含有至少两种磷光材料。每种磷光材料所发出光的颜色与其它磷光材料发出光的颜色不同。驱动单元电连接到有机电致发光元件上。驱动单元给有机电致发光元件提供一种具有已调制脉冲宽度和恒幅的电流，从而导致有机电致发光元件发光。
根据本发明，提供了另一种有机电致发光器件，含有有机电致发光元件和驱动单元。有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的一个电致发光层。电致发光层含有至少两种磷光材料。每种磷光材料所发出光的颜色与其它磷光材料发出光的颜色不同。驱动单元电连接在有机电致发光元件上。驱动单元以区域灰度法(area gradation method)控制有机电致发光元件光的亮度的灰度。
本发明提供另一种有机电致发光器件，含有有机电致发光元件和驱动单元。有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的至少两个电致发光层。每个电致发光层含有磷光材料。每个电致发光层中含有的磷光材料所发出光的颜色与其它电致发光层的磷光材料发出光的颜色不同。驱动单元电连接在有机电致发光元件上。驱动单元给有机电致发光元件提供一个具有已调制的脉冲宽度和恒幅的电流脉冲，从而导致有机电致发光元件发光。
依据本发明的另一方面，提供了一种有机电致发光器件，含有有机电致发光元件和驱动单元。有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的至少两个电致发光层。每个电致发光层含有磷光材料。每个电致发光层中含有的磷光材料所发出光的颜色与其它电致发光层的磷光材料发出光的颜色不同。驱动单元电连接在有机电致发光元件上。驱动单元以区域灰度法控制有机电致发光元件发出光的亮度的灰度。
另外，本发明提供了另一种有机电致发光器件，含有有机电致发光元件和驱动单元。有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的电致发光层。电致发光层含有至少两种荧光材料。每种荧光材料发出的光的颜色与其他荧光材料发出光的颜色不同。驱动单元电连接在有机电致发光元件上。驱动单元给有机电致发光元件提供一个具有已调制的脉冲宽度和恒幅的电流脉冲，电流密度等于或大于1A/cm2，从而导致有机电致发光元件发光。
本发明还提供另一种有机电致发光器件，含有有机电致发光元件和驱动单元。有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的电致发光层。电致发光层含有至少两种荧光材料。每种荧光材料发出的光的颜色与其他荧光材料发出光的颜色不同。驱动单元电连接在有机电致发光元件上。驱动单元以区域灰度法控制有机电致发光元件光的亮度的灰度。
本发明的另一方面，提供了另一种有机电致发光器件，含有有机电致发光元件和驱动单元。有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的至少两个电致发光层。每个电致发光层含有一种荧光材料。每个电致发光层中的荧光材料所发出光的颜色与其它电致发光层的荧光材料发出光的颜色不同。驱动单元电连接在有机电致发光元件上。驱动单元给有机电致发光元件提供一个电流脉冲，该电流脉冲具有已调制的脉冲宽度、不变幅度和等于或大于1A/cm2的电流密度，从而导致有机电致发光元件发光。
本发明进一步提供了一种有机电致发光器件，含有有机电致发光元件和驱动单元。有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的至少两个电致发光层。每个电致发光层含有一种荧光材料。每个电致发光层中的荧光材料所发出光的颜色与其它电致发光层的荧光材料发出光的颜色不同。驱动单元电连接在有机电致发光元件上。驱动单元以区域灰度法控制有机电致发光元件光的亮度的灰度。
附图简述
图1是表示根据本发明第一个实施例的有机电致发光器件的示意图；图2是表示显示周期分离(display-period-separeted)(DPS)方法的图表；图3是表示用于DPS方法的驱动单元的电路图；图4(a)是表示用于同步消去扫描(simultaneous-erasing-scan)(SES)方法的驱动单元的电路图；图4(b)是表示SES方法的图表；图5是表示以区域灰度法控制的子像素灰度图表；以及图6是表示电致发光层A、B和C的发光效率和供电电流电流密度之间的关系的图表。
具体实施例方式
本发明的第一个实施例现详述如下如图1所示，根据此实施例的有机电致发光器件10具有有机电致发光元件1、衬底2和驱动单元3。有机电致发光元件1(有机发光二极管)位于衬底2上，并具有阳极11、有机层20和阴极15。有机层20位于阳极11和阴极15之间，并且包括空穴注入传输层12、发光层13和电子注入传输层14。层12、13、14从与阳极11接触的有机层20的一部分到与阴极15接触的有机层20的一部分按该这顺序排列。包括外部电源的驱动单元3电连接到阳极11和阴极15。
有机电致发光器件10可以是顶部发光型、底部发光型、顶部和底部发光型中任意一种。如果有机电致发光器件10是顶部发光型，发光层13发出的光线，从与面向衬底2的表面相反的发光元件的表面离开器件10。如果有机电致发光器件10是底部发光型，发光层13发出的光线从与面向有机电致发光元件1的表面相反的衬底2的表面离开器件10。如果有机电致发光器件10是顶部和底部发光型，由发光层发出的光线从与面向衬底2的表面相反的有机电致发光元件1的表面，和从与面向有机电致发光元件1的表面相反的衬底2的表面离开器件10。
在衬底2上形成有机电致发光元件1。为了使有机电致发光元件1平直，衬底2的表面优选是平坦光滑的。衬底2由例如玻璃、硅、陶瓷比如石英、塑料或金属制成。衬底2可以由单一的材料制成。或者，衬底2可以由两种或多种相似材料或不同材料组合制成。例如，衬底2可以通过在塑料底板上覆盖金属箔片制成。然而，如果有机电致发光器件10是底部发光型或顶部和底部发光型，衬底2必须允许发光层13发出的光线通过。这样的话，衬底2的透光率优选等于或大于50％。
如果衬底2是由玻璃制成，则其具有优越的耐热性、透湿性和表面光滑度。尤其衬底2是由例如蓝玻璃板、白玻璃板或石英玻璃制成时。如果衬底2是由塑料制成，则其是薄的、轻的、难以折断的，并且柔韧的或可弯曲的。优选的塑料的例子包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚砜、聚酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)、聚醚砜、聚醚硫化物(polyether sulfide)、环烯(cyclo-olefin)聚合物和聚甲基丙烯酸甲酯。这些塑料在光滑度、耐热性、耐溶剂性、尺寸稳定性、抗冲击力、防潮性和氧化遮断性(oxygen barrier property方面优越。如果衬底2是由塑料制成，其可以通过模铸成形。如果通过铸塑塑料成形，衬底2在表面光滑方面优越。如果衬底2是由硅制成，衬底2减小了有机电致发光器件10的尺寸。这是因为，如果衬底2由硅制成，则驱动单元3可以装在衬底2上。这样的话，有机电致发光器件10的用途可以扩展到高清晰微型显示器上。
一个具有低折射率的二氧化硅气凝胶薄膜可以在衬底2上形成。二氧化硅气凝胶提高了离开器件10的光的量与发光层13发出光的量的比例。或者，在衬底2上可形成滤色器、颜色转化膜、电介质反射膜或无机衍生薄膜。这样，离开器件10的光线性能改变了。
在衬底2和有机电致发光元件1之间提供了防止衬底2中金属离子扩散到有机电致发光元件1中的保护层。尤其是，如果衬底2是由蓝玻璃板制成时，优选提供含有例如SiO2的无机材料的钝化膜，以防止碱金属离子或碱土金属离子扩散到有机电致发光元件1中。如果衬底2是由塑料制成，为了提高防潮性，在衬底2的表面上提供钝化膜，例如氮化硅膜、二氧化硅膜或二氧化硅氮化物(siliconoxide nitride)膜。
阳极11用于将空穴注入到空穴注入传输层12。阳极11由一种导电材料制成。导电材料的例子包括金属氧化物例如，铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锡、氧化锌和锌铝氧化物；金属氮化物例如氮化钛；金属，例如，金、铂、银、铜、铝、镍、钴、铅、铬、钼、钽和铌；含有这些金属的合金或碘化铜(copper iodide)；以及导电的高聚物例如聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚亚苯基亚乙烯基(polyphenylene vinylene)、聚(3-甲基噻吩)(poly(3-methylthiophene))和聚苯硫醚。阳极11可以由单一材料或两种或多种材料形成。或者，阳极11可以由两个或多个相似材料或不同材料组合形成。
如果有机电致发光器件10是底部发光型或顶部和底部发光型，则阳极11必须允许发光层13发出的光线通过。在这种情况下，阳极11的透光率优选大于10％，更优选大于50％。当发光层13发出的可见光从与面向有机电致发光元件1的表面相反的衬底2的表面离开器件10时，阳极11优选由ITO制成。另一方面，如果有机电致发光器件10是顶部发光型，阳极11优选能够反射发光层13发出的光线。如果器件10是顶部发光型并且阳极11能够使发光层13发出的光线通过，优选衬底2能够反射发光层13发出的光线，或在阳极11和衬底2之间提供一个用于反射发光层13发出的光线的反射层。
阳极11通过形成薄膜的常规方法形成，例如喷镀、离子电镀法、真空淀积、旋涂以及电子束蒸发。阳极11的表面优选受到臭氧清洗或氧等离子清洗。这是因为，受到臭氧清洗或氧等离子清洗之后，阳极11的表面具有高的逸出功(workfunction)。阳极11表面粗糙度的均方值优选等于或小于20nm，这样类似于短路的缺陷减少了。阳极11的表面粗糙度可以通过使用细小粒径的材料制备阳极11来减小，或通过研磨形成的阳极11的表面来减小。阳极11的厚度优选为5nm-1μm，更优选10nm-1μm，更进一步优选10nm-500nm，然而更进一步优选10nm-300nm，最优选10nm-200nm。阳极11的电阻优选等于或小于数百欧姆/层，更优选0.5欧姆/层-50欧姆/层。阳极11可以有一个辅助电极。辅助电极可以是成形金属例如铜、铬、铝、钛和铝合金制成。或者，辅助电极可以通过层压这些金属而形成。附加辅助电极成为阳极11的一部分降低了阳极11的电阻。
在阳极11和发光层13之间提供空穴注入传输层12。空穴注入传输层12接收从阳极11注入的空穴，并将注入的空穴传输到发光层13。空穴注入传输层12的电离能在阳极11的逸出功和发光层13的电离能之间。空穴注入传输层12的电离能是，例如5.0eV-5.5eV。空穴注入传输层12向有机电致发光元件1提供了以下四个优点。第一个优点是，由于从阳极11传输空穴到发光层13的能障降低，有机电致发光元件1的驱动电压也降低。第二个优点是，由于从阳极11到发光层13的空穴的注入和传输是稳定的，有机电致发光元件1的寿命延长了。第三个优点是，由于阳极11与有机层20紧密接触，从而改善了有机电致发光元件1的发光表面的均匀性。第四个优点是，由于阳极11表面上的突起被覆盖，效率提高。
空穴注入传输层12是由例如，一种或多种酞菁衍生物(phthalocyaninederivative)、三唑(riazole)衍生物、三芳基甲烷(triarylmethane)衍生物、三芳基胺(triarylamine)衍生物、恶唑衍生物、氧化二唑(oxiadiazole)衍生物、腙衍生物、芪(stilbene)衍生物、吡唑啉(pyrazoline)衍生物、吡唑啉酮衍生物、聚硅烷衍生物、咪唑衍生物、苯二胺衍生物、氨基取代的查耳酮衍生物(aminogroup replaced chalcone_derivative)、苯乙烯基蒽(styryl anthracene)衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺共聚物、卟啉化合物、聚芳基烷(polyarylalkane)烃衍生物、聚亚苯基亚乙烯基(polyphenylenevinylene)或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、聚-N-乙烯基咔唑(poly-N-vinylcarbazole)衍生物、导电高聚合物低聚物(conductive high polymer oligomer)例如噻吩低聚物、酞菁金属(metal phthalocyanine)例如酞菁铜(copper phthalocyanine)和四叔丁基酞菁铜(tetra(t-butyl)copper phthalocyanine)、不含金属的酞菁、喹吖啶酮化合物、芳香叔芳基胺(aromatic tertiary amine)化合物、苯乙烯胺化合物和芳香二次甲基(aromatic dimethylidyne)化合物制成。
三芳基胺衍生物的例子包括4，4′-双[N-苯基N-(4″-甲基苯基)氨基]联苯，4，4′-双[N-苯基-N-(3″-甲基苯基)氨基]联苯，4，4′-双[N-苯基-N-(3″-甲氧基苯基)氨基]联苯，4，4′-双[N-苯基-N-(1″-萘基)氨基]联苯，3，3′-二甲基-4，4′-双[N-苯基N-(3″-甲基苯基)氨基]联苯，1，1′-双[4′-[N，N-二(4″-甲基苯基)氨基]苯基]环已烷、9，10-双[N-(4′-甲基苯基)-N-(4″-正丁基苯基)氨基]菲、3，8-双(N，N-二苯基氨基)-6-苯基菲啶、4-甲基-N，N-双[4″，4-双[N′，N″-二(4-甲基苯基)氨基]联苯基-4-基]苯胺、N，N″-双[4-(二苯基氨基)苯基]-N，N′-二苯基-1，3-二氨基苯、N，N′-双[4-(二苯基氨基)苯基]-N，N′-二苯基-1，4-二氨基苯、5，5″-双[4-(双[4-甲基苯基]氨基)苯基]-2，2′5′，2″-叔噻吩(terthiophene)、1，3，5-三(二苯基氨基)苯、4，4′，4″-三(N-咔唑基)三苯基胺、4，4′，4″-三(N-3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺、4，4′，4″-三(N，N-双(4-叔丁基联苯基-4″″-基)氨基)三苯基胺和1，3，5-三[N-(4′-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯。
卟啉化合物的例子包括卟吩、1，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩铜(II)、1，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩锌(II)、5，10，15，20-四(五氟苯基)-21H，23H-卟吩、酞菁硅氧化物、酞菁铝氯化物、不含金属的酞菁、酞菁二锂、四甲基酞菁铜、酞菁铜、酞菁铬、酞菁锌、酞菁铅、酞菁钛氧化物、酞菁镁和八甲基酞菁铜。
芳香叔胺化合物和苯乙烯胺化合物的例子包括N，N，N′，N′-四苯基-4，4′-二氨基苯基、N，N′-二苯基-N，N′-双-(3-甲基苯基)-[1，1′-联苯基]-4，4′-二胺、2，2-双(4-二对甲苯基氨基苯基)丙烷、1，1-双(4-二对甲苯基氨基苯基)环己胺、N，N，N′，N′-四对甲苯基-4，4′-二氨基苯、1，1-双(4-二对甲苯基氨基苯基)-4-苯基环己烷、双(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲苯、双(4-二对甲苯基氨基苯基)苯基甲烷、N，N′-二苯基-N，N′-二(4-甲氧基苯基)-4，4′-二氨基苯基、N，N，N′，N′-四苯基-4，4′-二氨基苯基醚、4，4′-双(二苯基氨基)四苯基、N，N，N-3(对甲苯基)胺、4-(二对甲苯基氨基)-4′-[4(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]芪、4-N，N-二苯基氨基-(2-二苯基乙烯基)苯、3-甲氧基-4′-N，N-二苯基氨基芪(diphenylaminostilbenzene)和N-苯基咔唑。
空穴注入传输层12可以由单一材料或两种或多种材料构成。或者，空穴注入传输层12可以由两种或多种相似材料或不同材料组合形成。如果有机电致发光器件10是底部发光型或顶部和底部发光型，空穴注入传输层12必须允许发光层13发出的光线通过。在这种情况下，空穴注入传输层12的透光率优选大于10％，更优选大于50％。空穴注入传输层12通过形成薄膜的常规方法形成，例如真空淀积、旋涂、浇铸(casting)、Langmuir-Blodgett(LB)法。空穴注入传输层12的厚度优选5nm-5μm。
发光层13含有至少两个电致发光层。在该实施方案中，发光层13具有第一电致发光层131和第二电致发光层132。电致发光层131、132具有不同的峰波长，或发出不同颜色的光。如果除了电致发光层131、132之外，发光层13还有第三电致发光层，则第三电致发光层发出光的颜色可以与第一和第二电致发光层131、132发出光的颜色不同，或者也可以与第一、第二电致发光层131、132中的一个发出光的颜色相同。
每个电致发光层含有基质材料和掺杂剂。掺杂剂是磷光材料(磷光颜料或磷光掺杂剂)。基质材料从空穴注入传输层12中接收空穴，从电子注入传输层14中接收电子。基质材料由接收到的空穴和电子的复合受到激发。受到激发后，基质材料传输能量到附近的磷光材料。当接收到来自于基质材料的能量后，磷光材料产生单态和三重激子。常温下，产生的激子在跃迁到基态时发光。第一电致发光层131中含有的磷光材料发出光的颜色与第二电致发光层132中含有的磷光材料所发出光的颜色不同。磷光材料与基质材料的掺杂率优选在0.01wt％-15wt％。
基质材料的例子包括联苯乙烯丙炔(distyrylallylene)衍生物、联苯乙烯苯(distyrylbenzene)衍生物、联苯乙烯胺(distyrylamine)衍生物、喹啉醇合(quinolinolato)金属络合物、三芳基胺triarylamine衍生物、偶氮甲碱衍生物、恶二唑衍生物、吡唑喹啉(pyrazoloquinoline)衍生物、silole衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、二咔唑(dicarbazole)衍生物、二萘嵌苯衍生物、低聚噻吩(oligothiophene)衍生物、香豆素衍生物、芘衍生物、四苯基丁二烯(tetraphenylbutadiene)衍生物、苯并吡喃衍生物、铕络合物、红荧烯衍生物、喹吖啶酮(quinacridone)衍生物、三唑衍生物、苯并噁唑衍生物和苯并噻唑衍生物。这些材料中，由于大的能隙，尤其是大的三重态能隙，优选咔唑材料和浴铜灵(bathocuproin)。玻璃化转变温度较高的材料优选用作基质材料。
磷光材料的例子包括磷光性重金属络合物。特别的，发绿光的磷光材料的例子包括三(2-苯基吡啶)铱(tris(2-phenylpyridine)iridium)，发红光的磷光材料的例子包括2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H23H-卟吩铂(II)(2，3，7，8，12，13，17，18-octaethyl-21H23H-porphin platinum(II))。这些重金属络合物的中心金属可以被其它金属或非金属替换。
每个电致发光层可含有仅仅一种磷光材料，或含有两种或多种磷光材料。或者，每个电致发光层可以含有一种不是磷光材料的掺杂剂。在这种情况下，每个电致发光层发出混色光或两种或多种不同颜色的光。并且，从基质材料到磷光材料的能量传输效率也将提高。
每个电致发光层通过形成薄膜的常规方法形成，例如真空淀积、旋涂、浇铸以及LB法。电致发光层的厚度优选1nm-100nm，更优选2nm-50nm。
根据电致发光层中含有的磷光材料的种类和数量以及每个电致发光层的厚度，可以调节有机电致发光器件10所发出的光。例如，假如发光层13具有含有发出红光的磷光材料的第一电致发光层，含有发出绿光的磷光材料的第二电致发光层，和含有发出蓝光的磷光材料的第三电致发光层。在这种情况下，当电致发光层中含有的磷光材料的数量以及每个电致发光层的厚度适当设定时，发光层13发出的光的颜色变白。
有机电致发光器件10所发出光可以通过以下三种方式中的任何一种来调节。第一种方法是，在发光层13和发光表面之间的器件10的部分内加入能够改变发光层13发出光的波长的物质。第二种方法是，向发光层13中加入能够促进或阻碍光发射的掺杂剂。这种掺杂剂的例子包括媒介材料，该媒介材料从受激基质材料接收能量并且传送能量到磷光材料。如果发光层13含有这样的媒介材料，则从基质材料到磷光材料的能量传输效率提高。媒介材料的例子包括上面列举的作为基质材料和磷光材料的材料。第三种方法是，在发光层13和发光表面之间的器件10的一部分内提供滤色器。滤色器的例子包括含有氧化钴的蓝色滤光片、含有氧化钴和氧化铬的绿色滤光片和含有氧化铁的红色滤光片。滤色器以形成薄膜的常规方法形成，例如真空沉积。
电子注入传输层14设置在发光层13和阴极15之间。电子注入传输层14接收从阴极15注入的电子，并将注入的电子传输到发光层13。通常，电子注入传输层14的电子亲合势在阴极15的逸出功和发光层13的电子亲和势之间。电子注入传输层14为有机电致发光元件1提供了以下四个优点。第一个优点是，由于从阴极15传输电子到发光层13的能障降低，有机电致发光元件1的驱动电压也降低。第二个优点是，由于从阴极15注入和传输电子到发光层13是稳定的，有机电致发光元件1的寿命被延长。第三个优点是，由于阴极15与有机层20紧密接触，有机电致发光元件1发光表面的均匀性提高。第四个优点是，由于阳极15表面上的突起被覆盖，所以提高了产率。
电子注入传输层14由例如任何一种如下材料构成噁二唑衍生物例如1，3-双[5′-(对叔丁基苯基)-1，3，4-恶二唑-2′-基]苯、2(4-联苯基)-5-(-4-叔丁基苯基)-1，3，4-恶二唑；三唑衍生物例如3-(4′-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4″-联苯基)-1，2，4-三唑；三嗪衍生物；苝衍生物；喹啉衍生物；喹喔啉衍生物；二苯基醌(diphenylquinone)衍生物；硝基取代的芴酮(nitro group replaced fluorenone)衍生物；噻喃二氧化物衍生物；蒽醌二甲烷(anthraqaquino-dimethane)衍生物；噻喃二氧化物衍生物；杂环四羧酸例如萘苝(naphthalene perylene)；碳化二亚胺；亚芴基甲烷衍生物；蒽醌二甲烷衍生物；蒽酮(anthrone)衍生物；联苯乙烯吡嗪衍生物；有机金属络合物例如双(10-苯并[h]喹啉醇合)铍(bis(10-benz[h]quinolinolato)beryllium)、5-羟基黄酮的铍盐、和5-羟基黄酮的铝盐、8-羟基喹啉或8-羟基喹啉衍生物的金属络合物，以及不含金属或金属酞菁、或末端被烷基或砜基团取代的不含金属或金属酞菁。这些材料中，8-羟基喹啉或8-羟基喹啉衍生物的金属络合物、酞菁金属或非金属、或末端被烷基或砜基团取代的酞菁金属或非金属是优选的。8-羟基喹啉或8-羟基喹啉衍生物的金属络合物的例子包括喔星螯合金属化合物(oxinoid chelated metal compound)例如三(8-喹啉醇合)铝(tris(8-quinolinol)aluminum)、三(5，7-二氯-8-喹啉醇合)铝(tris(5，7-dichloro-8-quinolinol)aluminum)、三(5，7-二溴-8-喹啉醇合)铝(tris(5，7-dibromo-8-quinolinol)aluminum)、三(2-甲基-8-喹啉醇合)铝(tris(2-methyl-8-quinolinol)aluminum)、。这些金属络合物的中心金属可以被铟、镁、铜、钙、锡或铅替换。
电子注入传输层14可以由单一材料或两种或多种材料形成。或者，电子注入传输层14可以由两种或多种相似材料或不同材料形成。如果有机电致发光器件10是顶部发光型或顶部和底部发光型，电子注入传输层14必须允许发光层13发出的光线透过。在这种情况下，电子注入传输层14的透光率优选大于10％，更优选大于50％。电子注入传输层14通过形成薄膜的常规方法形成，例如喷镀、离子电镀法、真空沉积、旋涂以及电子束蒸发。电子注入传输层14的厚度优选5nm-5μm。
阴极15的功能是向电子注入传输层14注入电子。为了提高向电子注入传输层14的电子注入效率，阴极15的逸出功优选小于4.5eV，更优选等于或小于4.0eV，最优选小于或等于3.7eV。
阴极15由导电材料形成。特别的，阴极15可以由任何上面列出的阳极11的导电材料形成。用于阴极15的导电材料的其它例子包括锂、钠、镁、金、银、铜、铝、铟、钙、锡、钌、钛、锰、铬、钇、铝钙合金、铝锂合金、铝镁合金、镁银合金、镁铟合金、锂铟合金、钠钾合金、镁铜混合物、铝和氧化铝混合物。阴极15可以由单一材料或两种或多种材料制成。例如，如果用含有5-10％的银的镁制成，或向其中加入铜，则阴极15被氧化的可能性更小，并且能够与有机层20更紧密接触。
或者，阴极15可以由两种或多种相似材料或不同材料组合形成。例如，为了防止阴极15的氧化，具有耐腐蚀性的金属例如银和铝的保护层可以在阴极15的表面形成，使之不与有机层20接触。或者，为了降低阴极15的逸出功，由任意一种氧化物、氟化物、金属和具有小的逸出功的化合物制成的层可以在阴极15的表面形成，与有机层20接触。例如，如果阴极15是由铝制成，一个由氟化锂或氧化锂制成的层可以在阴极15的表面形成，与有机层20接触。
阴极15通过形成薄膜的常规方法形成，例如真空沉积、喷镀、离子化淀积、离子电镀法以及电子束蒸发。阴极15的厚度优选5nm-1μm，更优选10nm-500nm，最优选50nm-200nm。阴极15的电阻优选等于或小于数百欧姆/层。
如果有机电致发光器件10是顶部发光型或顶部和底部发光型，阴极15必须允许发光层13发出的光线透过。在这种情况下，阴极15的透光率优选等于或大于50％。当设定以使得发光层13发出的光通过时，例如由镁银合金制成的超细薄膜上层压透光导电氧化物来形成阴极15。如果通过喷镀层压导电氧化物，则在阴极15和有机层20之间，优选提供含有酞菁铜(copper phthalocyanine)的缓冲层，以防止发光层13和其它元件被等离子体破坏。另一方面，如果有机电致发光器件10是底部发光型，阴极15优选能够反射发光层13发出的光线。如果器件10是底部发光型并且阴极15能够使发光层13发出的光线通过，则优选在与面向有机层20的表面相反阴极15的表面形成能够反射发光层13发出的光线的反射层。
驱动单元3电连接到阳极11和阴极15上，并向有机电致发光元件1提供电流，使得发光层13发光。驱动单元3提供给有机电致发光元件1一个具有已调制脉冲宽度和恒幅的电流脉冲。这种控制的实例包括时间灰度法(time gradationmethod)例如显示周期分离(DPS)方法和同步消去扫描(SES)方法。
在DPS方法中，根据时间帧来控制有机电致发光元件1。“帧”指的是一个具有预定时间长度的时间单元，并被分为两个或多个子帧。每个子帧相应于一个具有预定时间长度或宽度的脉冲。在各个子帧内，电致发光元件1通过驱动单元3在发光态或不发光态之间转换。例如，在图2的例子中，一个帧被分为6个子帧SF1-SF6。各个子帧SF1-SF6分别包括具有预定长度和光照周期LP1-LP6之一的寻址周期AP。每个光照周期LP1-LP6的长度是互相不同的。如果LP1的长度是1，LP1-LP6的长度分别是2，4，8，16和32。在每个光照周期LP1-LP6中，电致发光元件1为发光态或不发光态。因此，在单一帧间元件1发光的时间长度改变26或64次。因此，在图2所示的例子中，有机电致发光元件1能够表示64个灰度。
如果采用DPS方法，有机电致发光元件1的每个像素或子像素具有图3所示的两个晶体管的驱动单元3。典型的像素包括红、蓝和绿子像素。在任何寻址周期AP期间，开关TFT31经选择线路30被接通，并且电容器32收到了单一信号电压Vdd。同时，阳极11的电势被升到作为信号电势的电势。结果，没有电流通过驱动TFT33提供给有机电致发光元件1，并且元件1不发光。在任何光照周期LP间，阳极11的电势降低到信号电势之下。结果，电流通过驱动TFT33提供到有机电致发光元件1，并且元件1发光。
SES方法是一种改进的DPS方法。
在SES方法中，具有预定时间长度的各个帧被分为两个或多个子帧，并且在每个子帧内，电致发光元件1通过驱动单元3′(见图4(a))变换到发光态或不发光态。例如，在图4(b)的例子中，每个帧被分成六个子帧SF1-SF6。每个子帧SF1-SF6含有光照周期LP1-LP6之一。每个光照周期LP1-LP6的长度是互相不同的。每个子帧SF1-SF3进一步有非光照周期(图4(b)的阴影部分)。如果图4(b)的光照周期LP1-LP6的长度每个与图2中光照周期LP1-LP6的相应的一个的长度是相等的，则图4(b)的帧比图2的帧短。如果图4(b)的帧的长度与图2帧的相等，则图4(b)所示的例子的驱动频率要低于图2所示的例子。
如果采用SES方法，有机电致发光元件1的每个像素或子像素含有如图4(a)所示的三个晶体管的驱动单元3′。当选择驱动单元3′的选择线路34时，开关TFT35被接通，LOW电势施加到驱动TFT37的栅极中。因此，驱动TFT37被接通给电容器36充电，从而有机电致发光元件1发光。当从光发射开始已经经过预定时间周期(LP1-LP6)时，一个消隐信号通过ES线路38送到开关TFT39。这将接通开关TFT39，并且HIGH电势施加到驱动TFT37的栅极中。因此，驱动TFT37断开且有机电致发光元件1的光发射暂时停止。电容器36的累计充电被重置到零。在一相对长的子帧比如子帧SF4-SF6内，消隐信号不必使用。即，既然每个子帧与用于沿着行扫描所需的时间相比是足够长的，则不需要非光照周期。
驱动单元3、3′的结构不限于图3和图4(a)中所示的。有机电致发光器件10可以被有源矩阵或无源矩阵驱动。
在根据第一个实施方案的有机电致发光器件10的情况下，有机电致发光器件1发出光的灰度不是通过调节提供给元件1的电流的电流密度来控制。但是，元件1发出光的灰度是通过时间灰度法来控制的。在这种情况下，有机电致发光器件10无需改变光的色度就能够改变元件1发出光的灰度。
第一个实施例可以按如下修改阳极11、有机层20和阴极15可以如图1所示相反的顺序置于衬底2上。即，阴极15置于衬底2上，有机层20置于阴极15上，并且阳极11置于有机层20上。
至少一个空穴注入传输层12和电子注入传输层14可以省略。
阳极11和发光层13之间的空穴注入传输层12可以被空穴注入层和空穴传输层替换。在这种情况下，空穴注入层接收从阳极11注入的空穴，空穴传输层传输空穴到发光层13。
阴极15和发光层13之间的电子注入传输层14可以被电子注入层和电子传输层替换。在这种情况下，电子注入层接收来自阴极15的电子，电子传输层传输电子到发光层13。
除了空穴注入传输层12、发光层13、电子注入传输层14之外，有机层20还可以有一个附加层。该附加层是可以促进阳极11和空穴注入传输层12之间或电子注入传输层14和阴极15之间密切接触的层。附加层可以是促进空穴或电子注入的层。
例如，阴极表面层可以置于电子注入传输层14和阴极15之间。阴极表面层降低了从阴极15到电子注入传输层14注入电子的能障，并且改进了电子注入传输层14和阴极15之间的密切接触。阴极表面层由例如碱金属或碱土金属的氟化物、氧化物、氯化物或硫化物制成。特别的，阴极表面层可以由氟化锂、氧化锂、氟化镁、氟化钙、氟化锶或氟化钡制成。阴极表面层可以由单一材料或两种或多种材料制成。例如，阴极表面层可以由形成电子注入传输层14的材料和形成阴极15的材料的共沉淀而形成。阴极表面层的厚度优选为0.1nm-10nm，更优选为0.3nm-3nm。阴极表面层可以有均匀厚度或不均匀厚度。阴极表面层可以加工成岛状。阴极表面层通过形成薄膜的常规方法形成，例如真空淀积。
除了阳极11、有机层20和阴极15之外，有机电致发光元件1还可以有另外附加层。例如，有机电致发光元件1被保护层覆盖，其密封元件1以防氧气和水。保护层由例如高聚合有机材料、无机材料或照相排版树脂形成。保护层可以由单一材料或两种或多种材料制成。保护层可以由单一一层或两层或多层组成。高聚合有机材料的例子包括氟树脂、环氧树脂、硅酮树脂、环氧硅酮树脂(epoxysilicone resin)、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚对二甲苯(polyparaxylene)、聚乙烯和聚苯醚(polyphenyleneoxide)。无机材料的例子包括金刚石薄膜(diamond film)、无定形二氧化硅、电绝缘玻璃、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和金属硫化物。
为了防止与氧气和水接触，有机电致发光元件1可以用惰性物质例如石蜡、液体石蜡、硅油、氟代烃油、添加沸石的氟代烃油密封。
空穴注入传输层12或电子注入传输层14可以含有荧光材料或磷光材料。在这种情况下，空穴注入传输层12或电子注入传输层14可以发光。
当阴极15由金属例如铝制成时，电子注入传输层14可以掺杂有碱金属或碱金属化合物，以降低阴极15和电子注入传输层14之间的能障。掺杂的碱金属或碱金属化合物减少了组成电子注入传输层14的化合物。从而，在电子注入传输层14中产生了阴离子。这促进了从阴极15到电子注入传输层14的电子注入。从而使所需电压的降低。碱金属化合物的例子包括氧化物、氟化物和锂螯合物(lithium chelate)。
代替时间灰度法，有机电致发光元件1可以通过区域灰度法控制。在区域灰度法控制中，每个子像素(或每个像素)被分成两个或更多部分。子像素的每个部分分别通过驱动单元3在发光态和不发光态之间切换。例如，在图5的例子中，一子像素50被分为部分51-59。在这种情况下，通过将部分51-59中的每部分在发光态和不发光态之间切换，子像素50的亮度分9级变化。因此，在图5所示的例子中，有机电致发光元件1能够表示10种灰度。在这种情况下，有机电致发光元件1发出光的灰度通过区域灰度法控制。这样，有机电致发光器件10能够在不改变光的色度的同时改变元件1发出光的灰度。
除了时间灰度法，有机电致发光元件1还可以通过区域灰度法来控制。在这种情况下，具有预定长度的每个帧被分为两个或多个子帧，且每个子像素(每个像素)被分为两个或多个部分。子像素的每个部分分别被驱动单元3在发光态和不发光态之间切换。与仅仅采用时间灰度法或区域灰度法相比，可以表达更多灰度。在这种情况下，有机电致发光元件1发出的光的灰度通过时间灰度法和区域灰度法来控制。这样，有机电致发光器件10能够在不改变光的色度的同时能够改变元件1发出光的灰度。
本发明的第二个实施例将详述如下。
第二个实施例的有机电致发光器件与第一个实施例的有机电致发光器件10在发光层的结构方面不同。第二个实施例中的发光层是一个单独的电致发光层，其含有基质材料和至少两种能够发出相互不同颜色的光的掺杂磷光材料。
在第二个实施例的有机电致发光器件中，有机电致发光元件发出光的灰度不是通过调节提供给元件电流的电流密度来控制。然而，元件发出光的灰度通过时间灰度法或区域灰度法来控制。这样，有机电致发光器件能够在不改变光的色度的同时改变元件发出光的灰度。
本发明的第三个实施例将详述如下。
第三个实施例中的有机电致发光器件与第一个实施方案的有机电致发光器件10在发光层的结构方面也不同。不用磷光材料，第三个实施例中有机电致发光器件的每个电致发光层中含有荧光材料(荧光色素、荧光掺杂剂)。荧光材料接收基质材料的能量并产生单态激子。常温下，产生的单线态激子跃迁到基态时发光。荧光材料优选具有高的荧光量子效率。荧光材料与基质材料的掺杂率优选0.01wt％-5wt％。
发出红光、绿光或黄光的电致发光层中含有的基质材料优选为任何一种联苯乙烯丙炔衍生物、联苯乙烯苯衍生物、联苯乙烯胺衍生物、喹啉醇合金属络合物、三芳基胺衍生物、氧化二唑(oxiadiazole)衍生物、silole衍生物、二咔唑衍生物、低聚噻吩(oligothiophene)衍生物、苯并吡喃衍生物、三唑衍生物、苯并恶唑衍生物和苯并噻唑衍生物。更优选基质材料是Alq3、三苯胺的四聚物或4，4′-双(2，2′-二苯基乙烯基)(4，4′-bis(2，2′-diphenylvinyl)(DPVBi)。
发出蓝光的电致发光层中含有的基质材料优选联苯乙烯丙炔衍生物、芪衍生物、咔唑衍生物、三芳基胺衍生物或双(2-甲基-8-喹啉醇合)(对苯基苯酚合)铝(bis(2-methyl-8-quinolinolato)(p-phenyl-phenolato)aluminum)。
发出红光的电致发光层中含有的荧光材料的例子包括铕络合物、苯并吡喃衍生物、若丹明衍生物、苯并噻吨衍生物、卟啉衍生物、尼罗河红、2-(1，1-二甲基乙基)-6-(2-(2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H、5H苯并(ij)喹嗪-9-基)乙烯基-4H-吡喃-4H-叉)丙二腈(5H-benzo(ij)quinolizine-9-yl)ethenyl-4H-pyran-4H-ylidene)propanedinitrile)(DCJTB)和DCM。发出绿光的电致发光层中含有的荧光材料的例子包括一种香豆素衍生物和喹吖啶酮(quinacridone)衍生物。发出蓝光的电致发光层中含有的荧光材料的例子包括联苯乙烯胺衍生物、芘衍生物、苝衍生物、蒽衍生物、苯并恶唑衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、屈衍生物、菲衍生物、联苯乙烯苯衍生物和四苯基丁二烯衍生物。发出黄光的电致发光层中含有的荧光材料的例子包括红荧烯衍生物。
每个电致发光层通过形成薄膜的常规方法形成，例如真空淀积、旋涂、浇铸和LB法。每个电致发光层的厚度优选1nm-100nm，更优选2nm-50nm。
第三个实施例的有机电致发光器件中，驱动单元提供给有机电致发光元件的电流脉冲的电流密度等于或大于1A/cm2。然而，有机电致发光元件发出光的灰度不是通过调节电流密度来控制，而是通过时间灰度法或区域灰度法来控制。这样，有机电致发光器件能够在不改变光的色度的同时改变元件发出光的灰度。
本发明的第四个实施例将详述如下。
第四个实施例中的有机电致发光器件与第一个实施例的有机电致发光器件10在发光层的结构方面也不同。第四个实施例的发光层是单独的电致发光层，其含有基质材料和至少两种能够分别发出不同颜色光的荧光材料。基质材料和荧光材料的详述与第三个实施例中相同，因此该描述在此省略。
第四个实施例的有机电致发光器件中，驱动单元提供给有机电致发光元件的电流密度等于或大于1A/cm2。然而，有机电致发光元件发出光的灰度不是通过调节电流密度来控制，而是通过时间灰度法或区域灰度法控制。这样，有机电致发光器件能够在不改变光的色度的同时改变元件发出光的灰度。
因此，现有的实施例和实施方案是对本发明的说明而不是限制，并且本发明并不仅仅限于此处给出的说明，也可以在权利要求的范围或其等同特的范围内进行修改。
权利要求
1.一种有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件，其中有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的电致发光层，其中电致发光层含有至少两种磷光材料，并且其中每种磷光材料所发出光的颜色与其它磷光材料所发出光的颜色不同；并且电连接到有机电致发光元件的驱动单元，其中驱动单元提供给有机电致发光元件一个具有已调制的脉冲宽度和恒幅的电流，从而导致有机电致发光元件发光。
2.一种有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件，其中有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的至少两个电致发光层，其中每个电致发光层含有磷光材料，并且其中每个电致发光层中含有的磷光材料所发出光的颜色与其它电致发光层中含有的磷光材料所发出光的颜色不同；并且电连接到有机电致发光元件的驱动单元，其中驱动单元提供给有机电致发光元件一个具有已调制的脉冲宽度和恒幅的电流脉冲，从而导致有机电致发光元件发光。
3.一种有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件，其中有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的电致发光层，其中电致发光层含有至少两种荧光材料，并且其中每种荧光材料所发出光的颜色与其它荧光材料所发出光的颜色不同；并且电连接到有机电致发光元件的驱动单元，其中驱动单元提供给有机电致发光元件一个具有已调制的脉冲宽度和恒幅的电流脉冲，并且电流密度等于或大于1A/cm2，从而导致有机电致发光元件发光。
4.一种有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件，其中有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的至少两个电致发光层，其中每个电致发光层含有荧光材料，并且其中每个电致发光层中含有的荧光材料所发出光的颜色与其它电致发光层中的荧光材料所发出光的颜色不同；并且电连接到有机电致发光元件的驱动单元，其中驱动单元提供给有机电致发光元件一个具有已调制的脉冲宽度和恒幅的电流脉冲，并且电流密度等于或大于1A/cm2，从而导致有机电致发光元件发光。
5.根据权利要求1-4的任一有机电致发光器件，其特征在于驱动单元通过时间灰度法控制有机电致发光元件的亮度的灰度。
6.根据权利要求1-4的任一有机电致发光器件，其特征在于驱动单元通过时间灰度法和区域灰度法控制有机电致发光元件的亮度的灰度。
7.一种有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件，其中有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的电致发光层，其中电致发光层含有至少两种磷光材料，其中每种磷光材料所发出光的颜色与其它磷光材料所发出光的颜色不同；并且电连接到有机电致发光元件的驱动单元，其中驱动单元通过区域灰度法控制有机电致发光元件的亮度的灰度。
8.一种有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件，其中有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的至少两个电致发光层，其中每个电致发光层含有磷光材料，并且其中每个电致发光层中含有的磷光材料所发出光的颜色与其它电致发光层的磷光材料所发出光的颜色不同；并且电连接到有机电致发光元件的驱动单元，其中驱动单元通过区域灰度法控制有机电致发光元件的亮度的灰度。
9.一种有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件，其中有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的电致发光层，其中电致发光层含有至少两种荧光材料，并且其中每种荧光材料所发出光的颜色与其它荧光材料所发出光的颜色不同；并且电连接到有机电致发光元件的驱动单元，其中驱动单元通过区域灰度法控制有机电致发光元件亮度的灰度。
10.一种有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件，其中有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的至少两个电致发光层，其中每个电致发光层含有荧光材料，并且其中每个电致发光层中含有的荧光材料所发出光的颜色与其它电致发光层的荧光材料所发出光的颜色不同；并且电连接到有机电致发光元件的驱动单元，其中驱动单元通过区域灰度法控制有机电致发光元件的亮度的灰度。
11.根据权利要求7-10的任一有机电致发光器件，其特征在于驱动单元提供给有机电致发光元件的电流具有恒定电流密度。
全文摘要
一种有机电致发光器件，能够在不改变光的色度的同时改变发出光的灰度。按照本发明的有机电致发光器件具有有机电致发光元件和驱动单元。有机电致发光元件含有一对电极，和置于电极之间的电致发光层。每个电致发光层含有至少两种磷光材料。每种磷光材料所发出光的颜色与其它磷光材料所发出光的颜色不同。驱动单元电连接到有机电致发光元件。驱动单元提供给有机电致发光元件一个具有已调制脉冲宽度和恒幅的电流，从而导致有机电致发光元件发光。
文档编号H01L51/50GK1604704SQ20041009211
公开日2005年4月6日 申请日期2004年1月21日 优先权日2003年1月23日
发明者小出直孝, 加藤祥文 申请人:株式会社丰田自动织机