CN101807671A

CN101807671A - 有机发光二极管及其制造方法

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Publication number: CN101807671A
Application number: CN201010121424A
Authority: CN
Inventors: 金元钟; 李昌浩; 李钟赫; 宋英宇; 金容铎; 崔镇白; 李濬九; 赵世珍; 高熙周; 吴一洙; 李惠琳; 黄圭焕
Original assignee: Samsung Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2030-02-11
Also published as: CN101807671B; KR20100093954A; JP5261414B2; TW201038125A; TWI503051B; US8383431B2; US20100207149A1; KR101146980B1; JP2010192441A

Abstract

本发明提供有机发光二极管及其制造方法。所述有机发光二极管(OLED)包括：基板；在所述基板上并且包括金属的反射层；在所述反射层上并且包括透光的氧化铝锌(AZO)的第一电极；在所述第一电极上并且包括发射层的有机层；和在所述有机层上并且包括半透性反射层的第二电极。

Description

有机发光二极管及其制造方法

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2009年2月17日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2009-0013126的优先权和利益，其全部内容引入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及有机发光二极管(OLED)及其制造方法。

背景技术

有机发光二极管(OLED)是通过顺次堆叠作为阳极的第一电极、有机发射层、以及作为阴极的第二电极而制造的。

在其中从有机发射层发射的光传输穿过第二电极以实现图像的顶发射型OLED结构中，使用具有高功函的金属氧化物在反射层上形成第一电极，和使用半透过性的反射型电极形成第二电极。另外，可通过在顶发射型OLED中的反射层与第二电极之间发生的光学共振进一步提高朝第二电极发射的光的发光效率。

在这点上，如果用作阳极的第一电极的厚度增加，则可减少暗淡的点(暗点)的形成，以及可降低功耗。

另外，在顶发射型OLED中，由于在阳极下面形成的反射层与用作阴极的半透过性反射层之间发生的共振，从有机发射层发射的光传输穿过阳极。因而，如果阳极的吸收常数k增大，则发光效率降低。

已在常规OLED中用作阳极的氧化铟锡(ITO)层具有高的吸收常数k以及与反射层不同的蚀刻速率，因而难以利用其形成厚的阳极。

发明内容

本发明的实施方式的方面涉及具有改善的(或优异的)发光效率和降低的功耗的、具有充分厚度的阳极的有机发光二极管(OLED)及其制造方法。

本发明的一个实施方式提供有机发光二极管(OLED)，包括：基板；在所述基板上并且包括金属的反射层；在所述反射层上并且包括透光的氧化铝锌(AZO)的第一电极；在所述第一电极上并且包括发射层的有机层；以及在所述有机层上并且包括半透过性反射层的第二电极。

所述OLED可进一步包括在所述基板上并与所述反射层电连接的薄膜晶体管。

所述OLED可进一步包括在所述反射层与所述基板之间的薄膜晶体管和接触层，所述接触层包括AZO，和其中所述接触层与所述薄膜晶体管接触。

所述有机层可进一步包括在所述发射层与所述第一电极之间的第一层，其中所述第一层的厚度为约40nm～约120nm。

所述第一电极可具有约30nm～约140nm的厚度。

所述透光的AZO可具有约1×10^-3约2×10^-2的吸收常数。

本发明的另一实施方式提供制造有机发光二极管(OLED)的方法，该方法包括：在基板上形成包括金属的反射层；在所述反射层上形成包括透光的氧化铝锌(AZO)的第一电极；在所述第一电极上形成包括发射层的有机层；以及在所述有机层上形成包括半透过性反射层的第二电极。

所述第一电极的形成可包括：在所述反射层上沉积铝氧化物；和在所述反射层上沉积锌氧化物。

所述铝氧化物的沉积和所述锌氧化物的沉积可同时进行。

所述第一电极的形成可包括以约1∶99～约10∶90的重量比沉积所述铝氧化物和所述锌氧化物。

所述铝氧化物和所述锌氧化物的沉积可在约100℃～约450℃的温度下进行。

所述方法可进一步包括在所述基板上形成薄膜晶体管，其中所述反射层与所述薄膜晶体管电连接。

所述方法可进一步包括在形成所述反射层之前形成包括AZO的接触层以与所述薄膜晶体管接触，其中所述反射层在所述接触层上面。

所述有机层可进一步包括在所述发射层与所述第一电极之间的第一层，其中所述第一层具有约40nm～约120nm的厚度。

所述第一电极可具有约30nm～约140nm的厚度。

可将所述第一电极和所述反射层同时图案化。

这样，由于前述内容和下面更详细描述的内容，即使形成于顶发射结构的反射层上的第一电极是充分厚的，本发明实施方式的发光效率也不降低。

另外，由于所述充分厚的第一电极，可降低功耗，且还可提高所述OLED的效率。

此外，可通过所述第一电极的厚度而不是所述有机层的第一层的厚度来控制所述反射层与所述作为半透过性反射层的第二电极之间的共振厚度。

还可通过将所述充分厚的第一电极和所述反射层同时图案化来提高所述OLED的生产率。

附图说明

附图和说明书一起说明本发明的示例性实施方式，并且和说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明的一个实施方式的有机发光二极管(OLED)的示意性横截面图；

图2是说明根据本发明实施方式的第一电极的吸收常数k和常规ITO层的吸收常数k相对于波长的图；和

图3是根据另一实施方式的OLED的示意性横截面图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，仅仅通过图解展示和描述了本发明的仅一些示例性实施方式。如本领域技术人员应认识到的，所描述的实施方式可以各种不同的方式进行修改，所有这些方式都不背离本发明的精神或范围。因此，应认为附图和描述在本质上是说明性的并且不是限制性的。在说明书中，相同的附图标记始终表示相同的元件。

图1是根据本发明的一个实施方式的有机发光二极管(OLED)的示意性横截面图。

参照图1，根据本发明实施方式的OLED包括基板1、在基板1上形成的反射层2、在反射层2上形成的第一电极3、在第一电极3上形成的有机层4、以及在有机层4上形成的第二电极5。

基板1可由玻璃形成，但用于形成基板1的材料不限于此。基板1也可由塑料、金属等形成。还可在基板1上(例如，在基板1与反射层2之间)形成绝缘层以使基板1的表面平坦化和减少或防止杂质从基板1的扩散。基板1可对光是透明的。然而，本发明不限于此，和基板1可对光不是透明的。

反射层2可由具有高的光反射率的材料如金属形成。确定反射层2的厚度使得光被充分地反射。

反射层2可由Al、Ag、Cr、Mo等形成，并且可具有约

的厚度。

可使用透光的铝掺杂的锌氧化物或氧化铝锌(AZO)在反射层2上形成第一电极3。第一电极3起到OLED的阳极的作用。

AZO是通过将铝氧化物例如Al₂O₃与锌氧化物例如ZnO以特定比率混合和沉积该混合物而形成的。AZO形成为对光是透明的。

铝氧化物与锌氧化物之比可为1∶99～10∶90(或者约1∶99～约10∶90)。铝氧化物与锌氧化物之比可为2∶98(或约2∶98)。如果铝氧化物的份额小于1或大于10，则电阻值可增加。

另外，可在100℃～450℃(或者约100℃～450℃)的温度下通过在腔室中的分别的坩埚同时沉积铝氧化物和锌氧化物以形成AZO层。在一个实施方式中，如果沉积温度小于100℃，则AZO层的质量降低，透射率降低，和吸收常数k增大。在一个实施方式中，如果沉积温度大于450℃，则基板可变形。

AZO层的吸收常数可为1×10^-3～2×10^-2(或约1×10^-3约2×10^-2)。随着吸收常数k降低，功耗降低，并且因而顶发射的发光效率增加。

图2是说明根据本发明实施方式的AZO层(II和III)的吸收常数k和常规ITO层(I)的吸收常数k相对于波长的图。

图2的曲线II显示在200℃下以2∶98的重量比沉积铝氧化物和锌氧化物时AZO层的吸收常数k。图2的曲线III显示在400℃下以2∶98的重量比沉积铝氧化物和锌氧化物时AZO层的吸收常数k。基于曲线II，AZO层在450～650nm的可见光波长范围内显示出0.016～0.012的低吸收常数。基于曲线III，AZO层在所述可见光波长范围内显示出0.002～0.006的甚至更低的吸收常数。这两个AZO层都具有远比ITO层(I)在所述可将光波长范围内的0.022～0.04的吸收常数小的吸收常数。

随着吸收常数下降了10倍(即，下降90％或下降至1/10)，功耗降低了约10％。因而，在400℃下沉积的AZO层的吸收常数小于在200℃下沉积的AZO层的吸收常数。难以将吸收常数减小至小于1×10^-3。

由于AZO层比用作常规阳极的ITO层被更快地蚀刻，因此更容易将AZO层与反射层2同时图案化。即，当ITO层具有

(或约

)的厚度时，难以同时蚀刻ITO层和使用Ag形成的反射层2。然而，由于具有大于

(或约

)厚度的AZO层具有高的蚀刻速率，因此容易同时蚀刻AZO层和使用Ag形成的反射层2。因而，第一电极3可具有充分的厚度，即，30～140nm(或者约30～约140nm)，并且因此可降低功耗，以及可满足作为反射层2与第二电极5之间的距离t1的共振厚度。常规地，已在有机层上形成支持层以满足共振厚度。然而，在这里不需要这样的额外支持层。

有机层4包括发射层42。

作为公共功能层的第一层41设置于发射层42与第一电极3之间。

可通过堆叠空穴注入层(HIL)和空穴传输层(HTL)两者或者选择性地堆叠HIL和HTL之一来形成第一层41。

可使用用于形成HIL的材料的热蒸发或旋涂来形成HIL。

用于形成HIL的材料可为酞菁化合物如铜酞菁，或者星爆型胺衍生物如TCTA、m-MTDATA和m-MTDAPB。

可使用用于形成HTL的材料通过真空沉积、旋涂、流延、朗缪尔-布罗杰特法(LB)等在HIL上形成HTL。可通过真空沉积形成HTL以获得均匀的层和减少或防止针孔的形成。当通过真空沉积形成HTL时，真空沉积条件可根据用于形成HTL的材料而改变。然而，通常，用于真空沉积的条件类似于用于形成HIL的那些。

用于形成HTL的材料可为N，N′-双(3-甲基苯基)-N，N′-二苯基-[1，1-联苯]-4，4′-二胺(TPD)、以及N，N′-二(萘-1-基)-N，N′-二苯基联苯胺(α-NPD)，但不限于此。

然后，在第一层41上形成发射层42，以及在发射层42上形成作为另一公共功能层的第二层43。

可通过堆叠电子注入层(EIL)和电子传输层(ETL)两者或者选择性地堆叠EIL和ETL之一形成第二层43。

EIL可由LiF、NaCl、CsF、Li₂O、BaO、Liq等形成。EIL的厚度可为

(或者约1～约)，但不限于此。

可使用真空沉积或旋涂形成ETL。用于形成ETL的材料可为Alq₃，但不限于此。ETL的厚度可为

(或者约50～约

)，但可根据用于形成其它层的材料而改变。

可使用用于阻挡空穴的材料在有机发射层42与第二层43之间、或者在第二层43的EIL与ETL之间选择性地设置空穴阻挡层(HBL)。用于形成HBL的材料具有高的电子传输能力和比发射化合物高的电离势。用于形成HBL的材料可为Balq、BCP和TPBI，但不限于此。

发射层42可由主体材料和掺杂剂材料的混合物形成，或者可独立地由所述主体材料或所述掺杂剂材料形成。

所述主体材料可为三(8-羟基-喹啉)铝(Alq₃)、9，10-二(萘-2-基)蒽(AND)、3-叔丁基-9，10-二(萘-2-基)蒽(TBADN)、4，4′-双(2，2-二苯基-乙烯-1-基)-1，1′-联苯(DPVBi)、4，4′-双(2，2-二(4-甲基苯基)-乙烯-1-基)-1，1′-联苯(p-DMDPVBi)、三(9，9-二芳基芴)(TDAF)、2-(9，9′-螺二芴-2-基)-9，9′-螺二芴(BSDF)、2，7-双(9，9′-螺二芴-2-基)-9，9′-螺二芴(TSDF)、双(9，9-二芳基芴)(BDAF)、4，4′-双(2，2-二(4-叔丁基苯基)-乙烯-1-基)-1，1′-联苯(p-TDPVBi)、1，3-双(咔唑-9-基)苯(mCP)、1，3，5-三(咔唑-9-基)苯(tCP)、4，4′，4″-三(咔唑-9-基)三苯基胺(TcTa)、4，4′-双(咔唑-9-基)联苯(CBP)、4，4′-双(9-咔唑基)-2，2′-二甲基-联苯(CBDP)、4，4′-双(咔唑-9-基)-9，9-二甲基-芴(DMFL-CBP)、4，4′-双(咔唑-9-基)-9，9-双(9-苯基-9H-咔唑)芴(FL-4CBP)、4，4′-双(咔唑-9-基)-9，9-二-甲苯基-芴(DPFL-CBP)、9，9-双(9-苯基-9H-咔唑)芴(FL-2CBP)等。

掺杂剂材料可为4，4′-双[4-(二-对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯(DPAVBi)、9，10-二(萘-2-基)蒽(ADN)、3-叔丁基-9，10-二(萘-2-基)蒽(TBADN)等。

在形成有机层4之后，在有机层4上形成第二电极5。

使用低功函的金属形成第二电极5。可通过减小厚度进行半透过性反射。Mg:Ag薄层可具有

(或者约100～约

)的厚度。也可使用低功函金属如Al、Au和Cr。

在形成第二电极5之后，可在第二电极5上形成覆盖层(capping layer)6。覆盖层6可由用于光传输的透明的有机或无机材料形成。

通过将彼此面对的反射层2与第二电极5之间的距离t1调节至发射层42的发射波长，可由于光学共振增加光耦合效率。

由于在常规OLED中，第一电极3难以具有充分的厚度t3，因此需要增大第一层41的厚度t2以满足共振距离t1。在常规OLED中，第一有机层41的厚度t2等于或大于

然而，根据本发明的实施方式，由于AZO用作第一电极3，第一电极3的厚度t3可为充分厚的，例如，30～140nm(或者约30～约140nm)，并因而有机层4的第一层41的厚度t2可降低。根据本发明的实施方式，第一层41的厚度t2为40～120nm(或者约40～约120nm)。由于通过使AZO电极的厚度增大而使有机层4的厚度减小，因此驱动电压降低，并且功耗降低。

图3是根据本发明的另一实施方式的OLED例如顶发射有源矩阵OLED的示意性横截面图。

在基板1上形成缓冲层11，和在缓冲层11上形成包括薄膜晶体管12的像素电路。虽然图3仅图解了薄膜晶体管12作为构成所述像素电路的元件，但是除了薄膜晶体管12之外，所述像素电路还可进一步包括电容器。

可如下制造形成于缓冲层11上的薄膜晶体管12。首先，使用半导体材料在缓冲层11上形成活化层121。形成栅极绝缘层122以覆盖活化层121，和在栅绝缘层122上形成栅电极123。在栅绝缘层122上形成层间绝缘层124以覆盖栅电极123。在层间绝缘层124上形成与活化层121接触的源电极125和漏电极126。

形成平坦化层13以覆盖薄膜晶体管12，和在平坦化层13上形成与薄膜晶体管12的漏电极126接触的接触层31。接触层31可使用与用于形成第一电极3的AZO层的材料相同的材料形成并且形成为具有

(或者约50～约

)的厚度。在一个实施方式中，如果接触层31的厚度太大，则漏电极126与反射层2之间的接触电阻太高。另一方面，如果接触层31的厚度太小，则可不形成欧姆接触。

在接触层31上形成反射层2，和在反射层2上形成第一电极3。

如图3中所示，可通过顺次堆叠AZO膜、Ag膜和AZO膜和将所述膜同时图案化，形成接触层31、反射层2和第一电极3。如上所述，由于接触层31和第一电极3是由AZO膜形成的，因此可快速进行蚀刻，即，可被快速蚀刻，因而接触层31和第一电极3可与反射层2一起同时被蚀刻。

在形成第一电极3之后，使用绝缘材料形成像素限定层14。在平坦化层13上形成像素限定层14以覆盖第一电极3的边缘(或边缘部分)。

然后，在第一电极3上顺次堆叠第一层41、发射层42和第二层43以形成有机层4。在这点上，第一层41和第二层43可作为在像素上面的公共层形成，和发射层42可在像素的各个上独立地图案化。

然后，在有机层4上形成作为半透性反射层的第二电极5以覆盖所述像素。

可进一步在第二电极5上形成覆盖层6。

尽管已经连同一些示例性实施方式描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，本发明意图涵盖其各种变化和等价方案。

Claims

1.有机发光二极管(OLED)，包括：

基板；

在所述基板上并且包括金属的反射层；

在所述反射层上并且包括透光的氧化铝锌(AZO)的第一电极；

在所述第一电极上并且包括发射层的有机层；和

在所述有机层上并且包括半透性反射层的第二电极。

2.权利要求1的OLED，进一步包括在所述基板上并与所述反射层电连接的薄膜晶体管。

3.权利要求1的OLED，进一步包括在所述反射层与所述基板之间的薄膜晶体管以及接触层，所述接触层包括AZO，其中所述接触层与所述薄膜晶体管接触。

4.权利要求1的OLED，其中所述有机层进一步包括在所述发射层与所述第一电极之间的第一层，其中所述第一层的厚度为约40nm～约120nm。

5.权利要求1的OLED，其中所述第一电极具有约30nm～约140nm的厚度。

6.权利要求1的OLED，其中所述透光的AZO具有约1×10^-3约2×10^-2的吸收常数。

7.制造有机发光二极管(OLED)的方法，该方法包括：

在基板上形成包括金属的反射层；

在所述反射层上形成包括透光的氧化铝锌(AZO)的第一电极；

在所述第一电极上形成包括发射层的有机层；和

在所述有机层上形成包括半透过性的反射层的第二电极。

8.权利要求7的方法，其中所述第一电极的形成包括：

在所述反射层上沉积铝氧化物；和

在所述反射层上沉积锌氧化物。

9.权利要求8的方法，其中所述铝氧化物的沉积和所述锌氧化物的沉积同时进行。

10.权利要求8的方法，其中所述第一电极的形成包括以约1∶99～约10∶90的重量比沉积所述铝氧化物和所述锌氧化物。

11.权利要求8的方法，其中所述铝氧化物和所述锌氧化物的沉积在约100℃～约450℃的温度下进行。

12.权利要求7的方法，进一步包括在所述基板上形成薄膜晶体管，其中所述反射层与所述薄膜晶体管电连接。

13.权利要求12的方法，进一步包括在形成所述反射层之前形成包括AZO的接触层以与所述薄膜晶体管接触，其中所述反射层在所述接触层上。

14.权利要求7的方法，其中所述有机层进一步包括在所述发射层与所述第一电极之间的第一层，其中所述第一层具有约40nm～约120nm的厚度。

15.权利要求7的方法，其中所述第一电极具有约30nm～约140nm的厚度。

16.权利要求7的方法，其中将所述第一电极和所述反射层同时图案化。