CN100511754C - 有机电致发光设备及其制造方法 - Google Patents

有机电致发光设备及其制造方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种有机电致发光设备及其制造方法,用于简化设备的结构和制造过程。在该有机电致发光设备中,在衬底和有机发光层之间提供阳极电极,并且其具有分布在和有机发光层相邻的表面上的大量空穴,使得所述空穴被直接注入有机发光层中。在有机发光层上提供阴极电极。

Description

有机电致发光设备及其制造方法
本申请要求于2003年11月12日在韩国申请的韩国专利申请No.P2003-79782的权益,其被作为参考资料在此完全包括。
技术领域
本发明涉及一种电致发光显示器(ELD),并且具体地说涉及一种有机电致发光设备及其制造方法,其适用于简化该设备的结构和制造过程。
背景技术
近来已经开发了在重量和体积方面更小的各种各样的平板显示设备,其能够消除阴极射线管(CRT)的缺点。上述的平板显示设备包括液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子显示面板(PDP)和电致发光(EL)显示器等等。此外已经积极地经过研究努力制造高显示质量和大尺寸屏幕的平板显示设备。
在上述的平板显示设备中,该等离子显示面板具有的缺点在于,其已经被明确强调为最有益的显示设备,具备总量轻、尺寸小和屏幕尺寸大的优点,这是因为其结构和制造过程简单,但是其具有低的发光效率和大能耗。另一方面,采用薄膜晶体管(TFT)作为开关设备的有源矩阵LCD具有的缺点在于,因为使用了半导体加工工艺,其很难制造很大尺寸的屏幕,并且由于背光单元其具有很大的能耗,以及由于光学设备,诸如极化滤波器、棱镜片、扩散器等等,其具有很大的光损失和窄的视角。但是,LCD主要用于笔记本个人计算机,并且具有膨胀的需求。
同时,取决于发光层的材料,EL设备主要被划分为无机电致发光设备和有机电致发光设备,以及自发光设备。当与以上所述的显示设备相比较的时候,该EL设备具有的优点是快速的响应速度、大的发光效率、大的亮度和大的视角。与有机电致发光设备相比较,无机电致发光设备具有更大的能耗,并且与有机电致发光设备相比较,无法获得更高的亮度。另一方面,以数十伏的低直流电压来驱动有机电致发光设备,并且其具有快速的响应速度。此外,有机电致发光设备可以获得高的亮度,并且可以发射红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的多种颜色。因此,有机电致发光设备适合于以后的平板显示设备。
图1和图2是示出现有的EL设备的一部分的剖视图,用于解释该EL显示设备的发光原理。
参考图1和图2,EL设备包括提供在阳极电极4和阴极电极12之间的有机发光层10,该有机发光层10由电子注入层10a、电子载体层10b、发光层10c、空穴载体层10d和空穴注入层10e组成。
如果电压被加在EL设备的阳极电极4和阴极电极12之间,从阴极电极12产生的电子经由电子注入层10a和电子载体层10b移动进发光层10c中。此外,从阳极电极4产生的空穴经由空穴注入层10e和空穴载体层10d移动进发光层10c中。因此,从电子载体层10b和空穴载体层10d馈送的电子和空穴分别在发光层上相互碰撞以重组,从而产生光。这个光被经由阳极4发射到外部,从而显示图像。
同时,空穴注入层10e控制空穴的浓度,同时空穴载体层10d控制空穴的移动速度,从而允许从阳极电极4产生的空穴被容易地注入到发光层10c中。换句话说,由于发光层10c的界面能量,从阳极电极4产生的空穴不能容易地移动进发光层10c内,但是通过在阳极电极4和发光层10c之间的空穴注入层10e,可以被容易地注入进发光层10c内。
但是,上述的现有的EL设备具有问题在于,由于其需要额外的过程来形成空穴注入层10e和空穴载体层10d,设备的结构和制造过程变得复杂。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种有机电致发光设备和制造其的方法,其适合于简化该设备的结构和制造过程。
根据本发明的一个方面,提供一种有机电致发光设备,包括:
有机发光层,包括发光层;
阳极电极,其被设置在衬底和所述发光层之间,并且具有分布在和所述发光层相邻的表面上的大量空穴,使得所述空穴被直接注入所述发光层中;和
阴极电极,其被设置在有机发光层上,
其中,所述发光层直接形成在所述阳极电极上。
根据本发明的一个方面,提供一种制造包括有机发光层的有机电致发光设备的方法,其中所述有机发光层包含发光层,该方法包括步骤:在衬底上形成阳极电极;直接在所述阳极电极上形成发光层;在所述发光层上形成电子载体层;在所述电子载体层上形成电子注入层;以及在所述电子注入层上形成阴极电极,其中所述阳极电极具有分布在和所述发光层相邻的表面上的大量空穴,使得所述空穴被直接注入所述发光层中。
根据本发明的一个方面,提供一种有机电致发光设备,包括:
衬底上的阳极电极;
直接在所述阳极电极上的发光层;
在所述发光层上形成的电子载体层;
在所述电子载体层上形成的电子注入层;以及
所述电子注入层上的阴极电极。
附图说明
从下面参考伴随的附图进行的本发明实施例的详细说明中,本发明的这些及其他的目的将是清晰可见的,其中:
图1是示出在现有的有机电致发光设备中的有机发光层结构的简略框图;
图2是用于解释现有的有机电致发光设备的发光原理的图;
图3是示出按照本发明的实施例的有机电致发光设备结构的平面图;
图4是在图3中示出的有机电致发光设备的一部分的剖视图;
图5是按照本发明实施例的有机电致发光设备的有机发光层的详细框图;
图6描述在按照本发明实施例的有机电致发光设备的阳极电极内空穴的分布;且
图7A至图7E示出按照本发明的实施例的制造有机电致发光设备的方法。
具体实施方式
现在将详细地介绍本发明的优选实施例,其例子被在伴随的附图中举例说明。
在下文中,将参考图3至7E详细描述本发明的优选实施例。
图3是示出按照本发明实施例的有机电致发光(EL)设备结构的平面图,且图4是在图3中示出的该EL设备的一部分的剖视图。
参考图3和图4,EL设备具有以彼此交叉的方向在衬底102上提供的阳极电极104和阴极电极112。
多个阳极电极104被以相互隔开期望的距离的方式提供在衬底102上。对于每个电致发光管区域具有小孔的绝缘膜106被形成在提供有阳极电极104的衬底102上。用于分隔在其上形成的有机发光层110和阴极电极112的阻挡条108位于绝缘膜106上。以与阳极电极104交叉的方向提供阻挡条108,并且其具有悬挂的结构,其中与其下部相比较其上部具有更大的宽度。由有机化合物形成的有机发光层110和阴极电极112被顺序地和完整地沉积在提供有阻挡条108的衬底102上。与现有技术相比,有机发光层110除去了空穴注入层和空穴载体层,并且由发光层110c、电子载体层110b和电子注入层110a组成,如图5所示。
如图6所示,形成阳极电极104,使得当从它的上层进入它的下层中时,空穴的量进一步逐渐地增加。因此,阳极电极104的上层表面与大量的空穴密切相关。因此,即使不存在在现有技术中的空穴注入层和空穴载体层,由阳极电极104产生的空穴可以被容易地注入到发光层110c。
在具有以上所述结构的EL设备中,如果电压被加在阳极电极104和阴极电极112之间,由阴极电极112产生的电子经由电子注入层110a和电子载体层110b移动进发光层110c之内。此外,由阳极电极104产生的大量的空穴直接移动进发光层110c之内。因此,由阴极电极112产生的电子与由阳极电极104产生的空穴在发光层110c上碰撞,以互相重新组合,从而产生光。这个光被经由阳极104发射到外部,从而显示图像。
如上所述,在按照本发明实施例的EL设备中,大量的空穴在阳极电极104的上层互相邻接,使得即使在有机发光层110中不存在现有技术中的空穴注入层和空穴载体层,在阳极电极102中大量的空穴可以克服发光层110c的界面能量,而被注入到发光层110c中。因此,有机发光层110由发光层110c、电子载体层110b和电子注入层110a组成,从而简化了EL设备的结构和制造过程。
在下文中,将描述按照本发明实施例的制造有机EL设备的方法。
首先,通过诸如使用氩(Ar)等离子等的喷射的沉积技术来将透明的导电金属材料沉积在由苏打石灰或者钢化玻璃形成的衬底102上,然后通过光刻和蚀刻处理形成图形。因此,如图7A所示形成阳极电极104。在此处,铟锡氧化物(ITO)被用作该金属材料。
下面将详细描述形成阳极电极104的方法。随后,通过施加电压产生的氩离子(Ar+)与ITO目标(InxSn2-XOy)碰撞,从而在衬底102上沉积ITO分子离子。在这里,随着在衬底102上沉积的ITO分子离子的沉积量,逐渐地增加注入的氧气量。因此,当进入它的上层时,空穴的量增加,从而形成具有其中大量的空穴在其表面上互相邻接的形状的阳极电极104。换句话说,在沉积的起始时间上注入少量的氧气,然后逐渐地增加注入的氧气量。在沉积的结束时间注入大量的氧气,从而提供包含氧气离子(O2-)和大量的空穴的阳极电极104。
下面将结合化学反应的概念描述上述的空穴产生的原理。按照通常的空穴产生原理,阳极电极(InxSn2-XOy)的Sn2O3与3In2+进行置换反应,以如通过以下化学反应等式(1)表示的产生3In2O2和2Sn3+,然后通过按照电荷量守恒定律失去电子的正离子2Sn3+产生空穴。
A.Sn2O3+3In2+→3In2O2+2Sn3+...(1)
在阳极电极102的沉积的结束时刻注入通过上述通常的产生原理产生的空穴和大量的氧气(O2)。然后,注入的氧气(O2)与ITO(InxSn2-XOy)的电子反应,以产生氧气离子(O2-),并且ITO(InxSn2-XOy)对应于失去的氧气量进一步产生空穴。因此,当从它的下层进入上层时,在阳极电极104上空穴的量进一步增加,使得非常大量的空穴在其上层表面上互相邻接。因此,即使不存在空穴注入层和空穴载体层,由阳极电极104产生的空穴可以克服发光层110c的界面能量,而被输入给发光层110c。
随后,光敏绝缘材料被涂覆在提供有阳极电极104的衬底102上,然后通过光刻形成图案。因此,提供绝缘膜106使得如图7B所示暴露发光区域。
光敏有机材料被沉积在绝缘膜106上,然后通过光刻形成图案,从而提供如图7C所示的阻挡条108。该阻挡条108被以交叉多个阳极电极104的方式形成在非发射区域上,以便划分像素。
将有机发光材料通过真空沉积技术沉积在提供有阻挡条108的衬底102上,如图7D所示,从而提供有机发光层110。在由阻挡条108划分的区域上提供有机发光层110。
最后,金属材料被沉积在提供有有机发光层110的衬底102上,从而提供阴极电极112,如图7E所示。在此处,铝(Al)或者LiF等等用作该金属材料。
如上所述,按照本发明,该阳极电极具有一形状,其中当从其上层进入它的下层时大量的空穴互相邻接,从而即使不存在现有技术中的空穴注入层和空穴载体层,也可以从阳极电极将空穴注入有机发光层之内。因此,可以消除空穴注入层和空穴载体层,以简化设备的结构和制造过程。
虽然已经通过在如上所述的附图中示出的实施例解释了本发明,本领域普通的技术人员应该明白,本发明不局限于这些实施例,而是不背离本发明精神的各种各样的变化或者改进都是可允许的。因此,本发明的范围应该仅仅由所附的权利要求和其等效物来确定。

Claims (6)

1.一种有机电致发光设备,包括:
有机发光层,包括发光层;
阳极电极,其被设置在衬底和所述发光层之间,并且具有分布在和所述发光层相邻的表面上的大量空穴,使得所述空穴被直接注入所述发光层中;和
阴极电极,其被设置在有机发光层上,
其中,所述发光层直接形成在所述阳极电极上。
2.如权利要求1所述的有机电致发光设备,其中,该阳极电极具有在和衬底相邻的区域上分布的少量空穴,同时具有在和所述发光层相邻的区域上分布的大量的空穴。
3.如权利要求1所述的有机电致发光设备,其中,该有机发光层包括:
电子载体层,其形成在所述发光层上。
4.一种制造包括有机发光层的有机电致发光设备的方法,其中所述有机发光层包含发光层,该方法包括步骤:
在衬底上形成阳极电极;
直接在所述阳极电极上形成发光层;
在所述发光层上形成电子载体层;
在所述电子载体层上形成电子注入层;以及
在所述电子注入层上形成阴极电极,
其中所述阳极电极具有分布在和所述发光层相邻的表面上的大量空穴,使得所述空穴被直接注入所述发光层中。
5.如权利要求4所述的方法,其中,所述在衬底上形成阳极电极的步骤包括:
将在腔内的等离子离子碰撞透明电极材料目标;
在通过所述离子碰撞的所述透明电极材料的沉积的后半段时间中注入大量的氧气;和
所述透明电极材料与所述氧气反应,从而产生大量的空穴。
6.如权利要求4所述的方法,其中,该阳极电极具有在和衬底相邻的区域上分布的少量的空穴,同时具有在和所述发光层相邻的区域上分布的大量的空穴。
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