CN101606436A - 具有提高的发光效率的有机发光器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种有机发光器件及其制备方法，在该有机发光器件中，在透过红色、绿色和蓝色光线的区域中的至少一个区域的上电极上进一步形成折射率在1.3～3范围内的层。根据发射光的颜色类型通过使用所述层控制能够引起微腔效应的光程，从而制备具有高发光效率的有机发光器件。
Description
技术领域
[1]本发明涉及一种有机发光器件及其制备方法。更具体而言，本发明涉及其中容易控制与微腔效应有关的光程的有机发光器件及其制备方法。本申请要求于2007年2月5日向KIPO提交的韩国专利申请第10-2007-0011512号的优先权，其公开内容在此全部引入作为参考。
背景技术
[2]在现有技术中已经知道各种类型的有机发光器件，并且这些有机发光器件可以用于不同的用途。所述有机发光器件分为顶部发光型有机发光器件、底部发光有机器件和双面发光型(dual-sided light emitting type)有机发光器件。如果将底部发光型有机发光器件用于有源矩阵显示器(active matrixdisplay)中，则薄膜晶体管(TFT)被设置在发光源的顶部。因而，降低了有效显示区域的比率(开口率)。
[3]当制备需要大量的TFT的精密显示器时，上述问题十分严重。底部发光型有机器件通常具有小于40％的开口率。例如，在14″级别的使用TFT的WXGA型显示器中，预期的开口率可能小于20％。该小开口率对驱动功率的消耗和OLED的寿命具有不利的影响。
[4]顶部发光型有机发光器件可以用于解决上述问题。已知的有机发光器件是通过在基板上依次层叠阳极、有机材料层和阴极制备的，并且使用具有较小的逸出功的金属作为阴极材料。在顶部发光有机发光器件中，由于上电极是透明的，所以将阴极形成为具有非常薄的厚度从而使得可见光可以透过金属。此外，在顶部发光型有机发光器件中，为了使透过顶部发出的光的输出最大化，在为下电极的阳极的下部设置反光层。图1显示了上述已知的顶部发光型有机发光器件，其包括用作阴极的上电极和在下电极的下部的反光层。
[5]在上述的顶部发光型有机发光器件中，所述上电极和设置在下电极下部的反光层起到镜子的作用，从而从有机发光器件的发光层发出的光被镜子反射。因此，发生光的相消干涉和相长干涉，导致只保持预定波长的光的强度而降低其它波长的光的强度。这种现象称作微腔效应。在顶部发光型有机发光器件中，由于上述现象，发光谱发生偏移或者颜色坐标发生改变。在这种情况下，镜子之间的距离称作光程。
[6]为了根据发射光的颜色类型使光学干涉的强度接近峰值，已经在控制光程方面作出了努力。例如，韩国未经审查的专利申请公开第10-2005-0048412号公开了控制为有机发光器件下电极的阳极的厚度的方法(图2)。然而，在形成下电极的过程中当根据发射光的颜色类型在常规的溅射法中使用掩模(掩模的类型取决于发射光的颜色类型)控制下电极的厚度时，存在的问题在于掩模的寿命降低并且在该方法中产生新的物质。此外，根据发射光的颜色，由发光层下部的不均匀厚度导致的不均匀结构可能降低器件的整个制备过程的稳定性。此外，为了控制光程，可以控制有机发光器件的有机材料层厚度(图3)。在这种情况下，存在的问题在于难以实施该方法并且驱动电压增大。
发明内容
技术问题
[7]本发明的发明人已经发现在顶部发光型有机发光器件中，即使使用对从器件的发光层中发出的光的透射率为80％以上的上电极，由于上电极与空气层之间的折射率的差异也导致可以产生微腔效应，并且在这种情况下，通过在上电极上形成额外的层可以控制光程。与现有技术相比，根据上述方法，通过更加容易地控制光程可以提供具有优异的发光效率的有机发光器件。
[8]因此，本发明的目的是提供有机发光器件及其制备方法，在该有机发光器件中，容易地控制光程使得根据发光的颜色的类型可以得到最佳化的微腔效应。
技术方案
[9]为了实现上述目的，本发明提供了一种有机发光器件，其包括下电极、包括发光层的一层或多层有机材料层和上电极。在透过红色、绿色和蓝色光线的区域中的至少一个区域的上电极上进一步形成折射率在1.3～3范围内的层。
[10]在根据本发明的有机发光器件中，优选地，上电极对从发光层发出的光的透射率为80％以上。此外，优选地，上电极厚度为
以上。此外，优选地，所述上电极的折射率和与该上电极接触的有机材料层的折射率之差小于0.5。
[11]在根据本发明的有机发光器件中，优选地，根据透过上述层的发射光的颜色控制上电极的厚度与折射率在1.3～3的范围内的层的厚度的总和。
[12]优选地，在其中透过上述层的发射光的颜色为红色的区域中，所述上电极的厚度和折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和在10～400nm的范围内。此外，优选地，在其中透过上述层的发射光的颜色为绿色的区域中，所述上电极的厚度和折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和在10～300nm的范围内。此外，优选地，在其中透过上述层的发射光的颜色为蓝色的区域中，所述上电极的厚度和折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和在10～200nm的范围内。
[13]此外，本发明提供了包括上述有机发光器件的电子器件或者发光器件。
[14]此外，本发明提供了制备有机发光器件的方法，其包括依次在基板上形成下电极、包含发光层的一层或多层有机材料层和上电极。在透过红、绿和蓝颜色光线的区域中的至少一个区域的上电极上进一步形成折射率为1.3～3范围内的层。
有益效果
[15]根据本发明，在有机发光器件中，在透过红、绿和蓝颜色光线的区域中的至少一个区域的上电极上进一步形成折射率为1.3～3的层。因此，可以容易地控制与微腔效应有关的光程，而因此，可以容易地提高所述有机发光器件的发光效率。
附图说明
[16]图1为图示在顶部发光型有机发光器件中的微腔效应的图；
[17]图2和3为图示根据已知的技术控制光程的图；以及
[18]图4和5为根据本发明的有机发光器件的一个实例的剖面图。
具体实施方式
[19]在下文中，将详细描述本发明。
[20]在根据本发明的有机发光器件中，在使用相对于从该器件发光层发出的光透射率为80％以上的上电极的情况下，由于上电极的折射率与空气层的折射率之间的差异导致可以得到微腔效应。在这种情况下，关于微腔效应的光程的上限为上电极与空气层的界面。与此不同的是，在现有技术中，对光具有低透射率并起到反射层作用的上电极被用作上述上电极。因此，与微腔效应有关的光程的上限为上电极与有机材料层的界面。
[21]由于本发明与上述现有技术之间的差别，在本发明中，与现有技术不同的是，可以在上电极上形成另外的层以控制光程。与现有技术相比，上述方法可以用于提供通过容易地控制光程而具有优异发光效果的有机发光器件。在本发明中，为了控制上述光程，在上电极上形成折射率在1.3～3范围内的层。
[22]如果所述折射率在1.3～3的范围内，光可以从界面反射至空气层中。因此，可以得到微腔效应。
[23]在本发明中，为了控制光程使得根据发射光的颜色的波长类型可以使微腔效应最大化，优选地，根据透过上电极和折射率在1.3～3范围内的层的发射光颜色的波长类型适当地控制上电极的厚度与折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和。在透过上述层的发射光的颜色为红色的区域中，优选地，上电极的厚度与折射率在1.3～3范围内的另外层的厚度的总和在10～400nm的范围内。此外，在透光上述层的发射光的颜色为绿色的区域中，优选地，上电极的厚度与折射率在1.3～3范围内的另外层的厚度的总和在10～300nm的范围内。此外，在透光上述层的发射光的颜色为蓝色的区域中，优选地，上电极的厚度与折射率在1.3～3范围内的另外层的厚度的总和在10～200nm的范围内。
[24]在上述层的厚度总和小于10nm的情况下，所述层厚度可能影响其用作电极所需的电导率和实现顶部发光所需的透射率。在与红色、绿色和蓝色的透射区域有关的上述层的总厚度大于400nm、300nm和200nm的情况下，所述层厚度可能影响实现顶部发光所需的透射率。
[25]根据本发明的有机发光器件可以为顶部发光型或者双面发光型。然而，在本发明中，优选使用顶部发光型。此外，根据本发明的有机发光器件可以具有下电极为阳极以及上电极为阴极的正常结构或者下电极为阴极以及上电极为阳极的逆向结构。
[26]在下文中，将详细描述构成根据本发明的有机发光器件的元件。
[27]在本发明中，只要所述层的折射率在1.3～3的范围内，折射率在1.3～3范围内的层的类型不受限制。构成折射率在1.3～3范围内的层的材料的优选实例包括有机物质、无机物质和金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属卤化物等。其具体实例可以包括例如ITO(氧化铟锡)和IZO(氧化铟锌)的TCO(透明导电氧化物)；二氧化钛；氮化硅；氧氮化硅；氟化锂；如下通式1所表示的化合物；含有选自咪唑基、噁唑基和噻唑基中的官能团的化合物；NPB(4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯)等。折射率在1.3～3范围内的层的材料可以与上电极的材料相同。
[28][通式1]
[30]在上述通式1中，R1～R6各自选自氢、卤素原子、腈基(-CN)、硝基(-NO2)、磺酰基(-SO2R11)、亚砜基(-SOR11)、磺胺基(-SO2NR11R12)、磺酸酯基(-SO3R11)、三氟甲基(-CF3)、酯基(-COOR11)、酰胺基(-CONHR11或-CONR11R12)、取代或者未取代的直链或者支链C1～C12的烷氧基、取代或者未取代的直链或者支链C1～C12的烷基、取代或者未取代的芳香性的或者非芳香性的杂环、取代或者未取代的芳基、取代或者未取代的单芳基胺或者二芳基胺和取代或未取代的芳烷基胺中，并且R11和R12各自选自取代或未取代的C1～C60的烷基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的5～7元杂环中。
[31]上述通式1所表示的化合物的具体实例包括如下结构式11～16所表示的化合物，但是并不限于此。
[32][结构式11]
[34][结构式12]
[36][结构式13]
[38][结构式14]
[40][结构式15]
[42][结构式16]
[44]所述含有选自咪唑基、噁唑基和噻唑基中的官能团的化合物的实例包括如下通式2所表示的化合物
[45][通式2]
[47]在上述通式2中，R7和R8彼此相同或不同，并且各自独立地为氢、C1～C20的脂肪烃、芳环或芳杂环；Ar为芳环或芳杂环；R9为氢，C1～C6的脂肪烃、芳环或芳杂环；以及X为O、S或NR13；R13为氢、C1～C7的脂肪烃、芳环或芳香环，前提是R7和R8均不为氢。
[48]如上通式2所表示的化合物的实例包括如下结构式21所表示的化合物，但是并不限于此。
[49][结构式21]
[51]通过使用热沉积法、湿沉积法、溅射法、CVD(化学气相沉积)法、LITI(激光诱导热成像)法、印刷法等可以形成折射率在1.3～3范围内的上述层。如图4所示，对应于发射光颜色的不同区域可以形成各自具有1.3～3范围内的折射率的不同层，或者如图5所示，对应于发射光颜色的相同区域可以形成单层。
[52]除了进一步提供折射率在1.3～3范围内的层之外，通过使用本领域已知的材料和方法可以制备根据本发明的有机发光器件。
[53]在本发明中，所述下电极可以为阳极或者阴极。在下电极为阳极的情况下，所述下电极可以由具有较大逸出功的材料制成，从而将空穴容易地注入到有机材料中。所述材料的具体实例包括：金属，例如钒、铬、铜、锌、金等或者其合金；金属氧化物，例如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等；金属与氧化物的复合物，例如ZnO:Al或SnO2:Sb；导电聚合物，例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3，4-(亚乙基-1，2-二氧)噻吩](PEDT)、聚吡咯、聚苯胺等，但是并不限于此。在所述下电极为阴极的情况下，该下电极可以由具有较小逸出功的材料制成，从而将电子容易地注入到有机材料层中。所述材料的具体实例包括金属，例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡、铅等，或者其合金；或者多层材料，例如LiF/Al或者LiO2/Al，但是并不限于此。
[54]在本发明中，所述上电极可以为阴极或者阳极。在所述上电极为阴极的情况下，该透明的上电极可以由具有较小逸出功的材料制成，从而将电子容易地注入到有机材料层中。所述材料的具体实例包括：金属，例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡、铅等，或者其合金；或者多层材料，例如LiF/Al或者LiO2/Al，但是并不限于此。在所述上电极为阳极的情况下，该上电极可以由具有较大逸出功的材料制成，从而将空穴容易地注入到有机材料层中。所述材料的具体的实例包括：金属，例如钒、铬、铜、锌、金等或者其合金；金属氧化物，例如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等；金属与氧化物的复合物，例如ZnO:Al或SnO2:Sb；导电聚合物，例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3，4-(亚乙基-1，2-二氧)噻吩](PEDT)、聚吡咯、聚苯胺等，但是并不限于此。然而，在所述上电极由不透明材料(例如金属)制成的情况下，必须将该上电极形成为具有较薄的厚度并且是透明的。
[55]优选地，上述上电极对从上述发光层发出的光的透光率为80％以上，并且上电极厚度为
以上。所述上电极厚度可以设定在以下，但是其可以根据本领域的已知方法进行控制。
[56]此外，优选地，所述上电极的折射率和与该上电极接触的有机材料层的折射率之差小于0.5。当所述上电极的折射率和与该上电极接触的有机材料层的折射率之差小于0.5时，可以防止上电极与有机材料层之间发生全反射。
[57]在本发明中，上述有机材料层可以具有多层结构，其包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层等。然而，有机材料层的结构并不限于此，而是单层结构。此外，所述有机材料层可以通过使用溶剂法(例如旋涂法、浸涂法、刮涂法、丝网印刷法、喷墨印刷法、热转印法等)而非沉积法，使用不同类型的聚合物材料制备，从而使得所述有机材料层具有较少的层数。
[58]所述空穴注入材料为在低电压下能够理想地接受来自阳极的空穴的材料。优选地，空穴注入材料的HOMO(最高被占用分子轨道)能级介于阳极材料的逸出功和与其相邻的有机材料层的HOMO能级之间。所述空穴注入材料的具体实例包括，但并不限于：基于金属卟啉、低聚噻吩和芳胺的有机材料，基于六腈六氮杂苯并菲(hexanitrile hexaazatriphenylene)和喹吖啶酮的有机材料，基于苝的有机材料，基于蒽醌、聚苯胺或者基于聚噻吩的导电聚合物等。
[59]所述空穴传输材料为具有高空穴迁移率的合适材料，其能够从阳极或者空穴注入层传输空穴至发光层。所述空穴传输材料的具体实例包括，但并不限于：基于芳胺的有机材料、导电聚合物和同时具有共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物。
[60]所述发光材料为能够通过接受和复合来自空穴传输层的空穴和来自电子传输层的电子发出可见光的材料，并且优选为对荧光和磷光具有高量子效率的材料。该发光材料的具体实例包括，但并不限于：8-羟基喹啉铝配合物(Alq3)；基于咔唑的化合物；二聚的苯乙烯基化合物(dimerized styrylcompound)；BAlq；10-羟基苯并喹啉-金属化合物；苯并噁唑、苯并噻唑和苯并咪唑系列的化合物；聚对苯乙炔(PPV)(poly(p-phenylene vinylene))系列的聚合物；螺环化合物；和聚芴和红荧烯(rubrene)系列的化合物。
[61]所述电子传输材料为具有高电子迁移率的合适材料，其能够从阴极传输电子至发光层。所述电子传输材料的具体实例包括，但不限于8-羟基喹啉铝配合物；包含Alq3的配合物；有机自由基化合物；和羟基黄酮-金属配合物。
[62]此外，本发明包括含有上述有机发光器件的电子器件或者发光器件。上述电子器件的实例包括显示器、显示装置等，但是并不限于此。
Claims (22)
1、一种有机发光器件，其包括：
下电极；
包括发光层的一层或多层有机材料层；和
上电极，
其中，在透过红色、绿色和蓝色光线的区域中的至少一个区域的上电极上进一步形成折射率在1.3～3范围内的层。
2、根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述上电极的透射率为80％以上。
3、根据权利要求2所述的有机发光器件，其中，所述上电极厚度为以上。
4、根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述上电极的折射率和与该上电极接触的有机材料层的折射率之差小于0.5。
5、根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，根据透过所述上电极和折射率在1.3～3范围内的层的发射光的颜色控制上电极的厚度和折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和。
6、根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，在透过所述上电极和折射率在1.3～3范围内的层的发射光的颜色为红色的区域中，所述上电极的厚度和折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和在10～400nm的范围内。
7、根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，在透过所述上电极和折射率在1.3～3范围内的层的发射光的颜色为绿色的区域中，所述上电极的厚度和折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和在10～300nm的范围内。
8、根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，在透过所述上电极和折射率在1.3～3范围内的层的发射光的颜色为蓝色的区域中，所述上电极的厚度和折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和在10～200nm的范围内。
9、根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述折射率在1.3～3范围内的层是由选自有机物质、无机物质、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、金属氧氮化物和金属卤化物中的材料制成。
10、根据权利要求9所述的有机发光器件，其中，所述折射率在1.3～3范围内的层是由选自TCO(透明导电氧化物)；二氧化钛；氮化硅；氧氮化硅；氟化锂；如下通式1所表示的化合物；含有选自咪唑基、噁唑基和噻唑基中的官能团的化合物；和NPB(4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯)中的材料制成，
[通式1]
其中，R1～R6各自选自氢、卤素原子、腈基(-CN)、硝基(-NO2)、磺酰基(-SO2R11)、亚砜基(-SOR11)、磺酰胺基(-SO2NR11R12)、磺酸酯基(-SO3R11)、三氟甲基(-CF3)、酯基(-COOR11)、酰胺基(-CONHR11或-CONR11R12)、取代或者未取代的直链或者支链C1～C12的烷氧基、取代或者未取代的直链或者支链C1～C12的烷基、取代或者未取代的芳香性的或者非芳香性的杂环、取代或者未取代的芳基、取代或者未取代的单芳基胺或者二芳基胺和取代或未取代的芳烷基胺基中，以及R11和R12各自选自取代或未取代的C1～C60的烷基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的5～7元杂环中。
11、根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述折射率在1.3～3范围内的层是由与所述上电极的材料相同的材料制成。
12、根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述有机发光器件为顶部发光型。
13、根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述上电极为阳极，以及所述下电极为阴极。
14、根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述上电极为阴极，以及所述下电极为阳极。
15、一种电子器件，其包括根据权利要求1～14中任意一项所述的有机发光器件。
16、一种发光器件，其包括根据权利要求1～14中任意一项所述的有机发光器件。
17、一种制备有机发光器件的方法，该方法包括：
依次在基板上形成下电极、包括发光层的一层或多层有机材料层和上电极，其中，在透过红色、绿色和蓝色光线的区域中的至少一个区域的上电极上进一步形成折射率在1.3～3范围内的层。
18、根据权利要求17所述的制备有机发光器件的方法，其中，根据透过所述上电极和折射率在1.3～3范围内的层的发射光的颜色控制上电极的厚度和折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和。
19、根据权利要求17所述的制备有机发光器件的方法，其中，在透过所述上电极和折射率在1.3～3范围内的层的发射光的颜色为红色的区域中，所述上电极的厚度和折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和在10～400nm的范围内。
20、根据权利要求17所述的制备有机发光器件的方法，其中，在透过所述上电极和折射率在1.3～3范围内的层的发射光的颜色为绿色的区域中，所述上电极的厚度和折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和在10～300nm的范围内。
21、根据权利要求17所述的制备有机发光器件的方法，其中，在透过所述上电极和折射率在1.3～3范围内的层的发射光的颜色为蓝色的区域中，所述上电极的厚度和折射率在1.3～3范围内的层的厚度的总和在10～200nm的范围内。
22、根据权利要求17所述的制备有机发光器件的方法，其中，使用选自热沉积法、湿沉积法、溅射法、CVD(化学气相沉积)法、LITI(激光诱导热成像)法和印刷法中的方法形成所述折射率在1.3～3范围内的层。
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