CN101523632A - 有机发光显示器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述一种有机电子发光显示器，该有机电子发光显示器包括：电子给体金属薄层(16)，位于阴极(17)和有机电子传输层(15)之间；以及，被以相同金属掺杂的层(15)的部分。本发明还描述一种用于制造显示器的方法。

Description

有机发光显示器及其制造方法
技术领域
本发明涉及有机发光显示器及其制造方法。
背景技术
有机发光显示器已知属于OLED(该定义还涉及形成所述显示器的单元的发光二极管，但是其更广泛地用于后者中)的领域中。
简单地说，OLED包括：第一透明平面支持体(由玻璃或塑料制成)；第二支持体，其不一定是透明的，可以由玻璃、金属或塑料制成，并且基本上平面的、平行于第一支持体，并且沿着第一支持体的外围固定以形成闭合空间；以及有源结构(active structure)，用于在所述闭合空间中形成图像。该有源结构通常通过以下顺序沉积形成在第一透明支持体上：
第一组线性透明电极，其彼此平行并直接沉积在第一支持体上(并通常由铟或锡的混合氧化物形成，在本领域中缩写为ITO)，其通常具有阳极功能；
有机材料层，其为电子空穴的导体，在本领域中简称为HTL(空穴传输层)，其与第一组电极接触；
有机发光材料层(EML，发光层)，其位于HTL层上；
有机电子导体材料层，其在本领域称为ETL(电子传输层)，并位于EML层上；以及
第二组线性电极，其彼此平行、具有与第一组线性电极垂直的取向并设置有阴极功能，且沉积在ETL层上。
为了更详细描述OLED显示器的结构和操作，可以参考例如专利US6013384、US6284393、US6509109以及专利申请JP-A-09-078058。
已知，在OLED结构中添加少量的电子给体金属，尤其是碱金属，允许改善例如功耗、阈值电压(turning-on voltage)和亮度的特性。
迄今为止，研究人员集中关注用于在OLED中插入这些金属的两种方式。
根据第一种方式，将金属以几纳米量级的非常薄的层的形式插入在阴极和ETL有机层之间。已经观察到，该有利方法允许降低OLED的阈值电压(在本领域中称为“内接电压(built-involtage)”)，从而降低功耗。该方法在例如专利US6255774中公开。
根据第二种方式，将金属用作有机电子传输层(或接近阴极的其至少部分)的掺杂元素。根据该方式制造的OLED器件相对于非掺杂器件表现出对电流的较低电阻，从而表现出更低的功耗或者明显更高的亮度。这些效应的强度随着掺杂的增加而增加，直到层的金属和有机分子的摩尔比为1比1，而更高的掺杂不会带来进一步的益处。该第二方法例如在专利US6013384以及J.Kido和T.Matsumoto的文章“Bright organic electroluminescent devices having a metal-doped electron-injecting layer”(Applied Physics Letters，vol.73，n.20，1998年11月)中公开。
在实践中，上述两种情况由于所用的金属扩散到ETL层中而随着时间改变。在第一种情况中，金属扩散到ETL中减少了插入在阴极和ETL之间的金属层的初始厚度，最后可能将存在金属层的益处降低为零，并引起ETL的不均匀的掺杂。在第二种情况中，金属还朝向ETL-阴极界面扩散，从而向类似于第一种情况下的情况发展。然而，这些现象是不受控的，从而OLED的电特性不可再现并在显示器的寿命中以不可控的方式发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种允许获得和保持显示器自身的最佳功能性能的OLED显示器及其制造方法。
通过本发明实现这些和其他目的，本发明的第一方面涉及一种OLED显示器，其特征在于，同时包括：设置在阴极和ETL层之间的电子给体金属薄层，以及在与金属薄层相邻的部分中掺杂的ETL层。
OLED显示器由多个二极管构成：为了方便，在说明书的其他部分中称为制造单二极管。
附图说明
下面将参考附图描述本发明，其中：
图1示出了本发明OLED显示器的示意截面图；以及
图2示意性地示出了本发明OLED显示器的主要制造步骤。
在附图中，没有遵守各个部件的比例，以指出较关注的细节。
具体实施方式
本发明人发现，在根据本发明制造的OLED显示器中，电子给体金属的扩散现象相对于在已知显示器中发生的情况减少了；虽然目前还没有深入研究该现象，但是认为已经掺杂的ETL的存在降低了与阴极接触的金属层的扩散，从而长时间保持了阴极的功能性。同样地，认为金属层的存在降低了金属层ETL朝向与阴极的界面的扩散。结果是，本发明的OLED的电特性随时间具有更低的偏移。
图1示出了用于形成本发明显示器的OLED二极管10。该二极管由沉积在通常由玻璃制成的透明支持体11上的一组叠层形成。在该支持体上沉积有阳极12(图中只示出一个阳极)，所述阳极也是透明的，通常由ITO制成并通过丝网印刷或利用适当掩蔽的阴极沉积制造。在阳极上存在有机HTL层13，其通常由氮化芳族化合物(芳胺、吡啶或吡嗪等的衍生物等等)制成。然后提供有机材料的EML层14，其中当分别通过ETL和HTL层传输的电子和空穴复合时进行发光。该层可以由例如三(8-羟基喹啉)铝(在本领域中通常简写为Alq)制造。在层14上提供电子传输层15，并在电子传输层15上提供电子给体金属层16。最后，在层16的外表面上提供阴极17，阴极17通常由铝制成，其连接用于对二极管10供电的电接触(未示出)。不同层的典型的厚度为：阳极12为约150纳米(nm)；HTL层13为约120nm；EML层14为5至10nm；ETL层15为30至80nm；电子给体金属层16为0.2至5nm，以及阴极17为200至300nm。
本发明的二极管的特征要素为层15和16。
层15可以用与EML层相同的Alq材料制造，并且由直接接触EML层的部分15’和部分15”形成。部分15’没有特意掺杂电子给体金属，虽然这在显示器的寿命中可能部分地扩散到部分15’中。对于显示器的操作，必需避免电子给体金属与渗透层14接触，部分15’的高度必须足够，以确保电子给体金属在器件的寿命中不能通过其整个高度。该最小高度可以从已知数据或者从特定金属扩散入特定有机材料的加速扩散测试中推断出。例如，在层15由Alq制成且金属是锂的情况下，已经观察到，厚度为约40nm的部分15’确保所需的特性。相反，部分15”在制造二极管10期间被特意掺杂电子给体金属。部分15”中掺杂金属与有机分子的摩尔比优选在1:100和2:1之间，更优选在1:6和1:1之间。
电子给体金属的层16优选由锂或铯制成。
用于掺杂部分15”的金属和用于形成层16的金属不一定相同：例如，对于掺杂层15”，可以使用铯，对于形成层16，可以使用锂。
在本发明的第二方面，本发明涉及用于制造类型10的二极管和包括多个这样的二极管的OLED显示器的方法。
已知，阳极12通常通过丝网印刷技术在透明支持体11上形成，所述丝网印刷技术从具有亚微米尺寸的铟和锡的混合氧化物的颗粒的水醇悬浮液开始。
与此不同的是，所有其他层通常通过蒸发形成，共同地通过在真空恒温室的上部中将支持体(其上已经存在阳极)放入上下颠倒的位置，在所述室中，提供OLED的各成分的源。可以通过用于打开或闭合特定源的机械元件(在本领域已知为“快门(shutter)”)、通过控制温度、或者同时通过这些装置，来控制从这些源蒸发各成分。通过校准测试，可以确定各层的沉积速度，从而通过控制蒸发时间来控制这些层的厚度。可选的是，可以通常通过在支持体11附近设置在室内的石英微量天平(称为“石英晶体监测器”，QCM)来测量沉积的材料的厚度。
图2示出了本发明的方法的必要步骤，即，形成层15和16。为了容易示出，在图中未示出真空室，而是示出了用于形成本发明的特征成分的蒸发源，并且在该情况中，图中的细节不是成比例的。
图2.a示出了支持体11，其上已经以已知方式形成阳极12、HTL层13、以及EML层14。
图2.b示意性地示出了部分15’的制造步骤，部分15’通过从例如加热的坩埚的源20蒸发ETL层的有机材料(例如Alq)获得。在该步骤中，在室内提供的任何其他蒸发源是未激活的。
在图2.c中示出了部分15”的制造步骤：在该步骤中，ETL的有机材料的源20和电子给体金属的源21都是激活的，并且发生了对两种材料的同时蒸发，从而沉积这两种材料的均匀混合物。电子给体金属的源又可以是简单的坩埚，其可以通过具有孔的盖闭合，或者电子给体金属的源可以是具有更复杂形状的蒸发器，例如都属于本申请人的专利US6753648和专利申请WO2006/057021中所示。通过控制两种成分的蒸发速度的比率，可以实现有机成分和金属之间的希望比率，这可以通过保持源20和21的(不同)温度以及可以通过在设置在源上的盖中的孔的尺寸来控制。
最后，图2.d示出了层16的制造：在该步骤中，使有机材料的源20不是激活的(通过中断其加热或通过快门)，而将对金属源21的蒸发持续用于获得层16的希望厚度所需的时间。在图2.b-2.d中，在源20和21与形成的层之间的虚线区表示各种材料的蒸气“锥”。

Claims (6)

1.一种OLED显示器，其特征在于，包括：电子给体金属薄层(16)，位于阴极(17)和ETL层(15)之间；以及，ETL层(15)中的与该金属薄层相邻的部分(15”)，该部分(15”)掺杂有电子给体金属。
2.根据权利要求1的OLED显示器，其中制成所述薄层(16)的金属与掺杂所述部分(15”)的金属相同。
3.根据权利要求1的OLED显示器，其中掺杂该掺杂部分(15”)的金属是锂，并且ETL层(15)的非掺杂部分(15’)的厚度为至少40纳米。
4.根据权利要求1的OLED显示器，其中在ETL层的掺杂部分中的掺杂金属与有机分子之间的摩尔比在1:100和2:1之间。
5.根据权利要求4的OLED显示器，其中所述摩尔比在1:6和1:1之间。
6.一种制造OLED显示器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在真空室中设置透明支持体(11)，在该透明支持体(11)上已经有最终OLED显示器的透明阳极(12)，该真空室设置有适合用于蒸发有机成分和金属成分的源；
在所述支持体的所述阳极上依次沉积有机材料的空穴传输层(13)和有机发光层(14)；
激活适于形成有机电子传输层的有机材料的蒸发源(20)，同时将在室中设置的其他源保持为未激活的，从而形成电子传输层(15)的未掺杂有金属的部分(15’)；
激活电子给体金属的蒸发源(21)，从而形成电子传输层(15)的掺杂部分(15”)，同时将适于形成电子传输层(15)的有机材料的源(20)保持为激活的；
使适于形成电子传输层(15)的有机材料的源(20)变成为未激活的，从而在所述电子传输层(15)上仅形成金属层(16)，同时将电子给体金属的蒸发源(21)保持为激活的；
在所述金属层(16)上形成构成最终OLED显示器的二极管的阴极(17)。
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