CN103730581A - 有机发光装置和使用其的有机发光显示装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种有机发光装置，包括第一电极和第二电极；形成于所述第一电极和所述第二电极之间的有机层，其中所述有机层包括由式1表示的化合物，所述第二电极是包括LiF:Mg的双层结构。据此，可以提供一种具有优异的电压效率和发光效率并可改善使用寿命特性的有机发光装置，和一种使用该有机发光装置的有机发光显示装置。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年10月15日提交的韩国专利申请第10-2012-0114030号的优先权，在此援引上述专利申请并入本文，如同在这里完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种有机发光装置，以及使用该有机发光装置的有机发光显示装置。
背景技术
作为一类新的平板显示装置，有机发光显示装置是自发光显示装置，与液晶显示（LCD）装置相比，具有更好的视角和对比度。并且，由于有机发光显示装置不需单独的背光，因而可以变轻和变薄，且与LCD装置和其他平板显示装置相比，有机发光显示装置具有优异的功耗性。而且，有机发光显示装置由低直流(DC)电压驱动，反应时间快，生产成本低。
在有机发光显示装置中，电子和空穴分别从阴极和阳极注入发光材料层，当注入的电子和空穴结合的激子从激发态转换到基态时，就会发光。在这种情况下，根据光发射方向，有机发光显示装置分为顶发光型、底发光型和双发光型，并根据驱动类型分为无源矩阵型和有源矩阵型。
相应地，当向以矩阵形式排列的多个子像素供给扫描信号、数据信号、电等时，有机发光装置可以通过使选择的子像素发光而显示图像。在这种情况下，子像素包括含有薄膜晶体管（TFT）的有机发光装置、连接至薄膜晶体管中的驱动晶体管的第一电极、有机层和第二电极，其中所述薄膜晶体管包括开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管和电容器，。
这里，有机层可以包括便于注入和传输电子和空穴的多个层和发光层，而具有上述结构的有机发光装置具有这样的问题，即带隙（band gap）内的差异可能会破坏电荷平衡，导致空穴传输能力劣化，并导致使用寿命缩短。
并且，现有技术中的装置在发光特性方面有优势，但玻璃转化温度低并且热稳定性很差。因此，当装置在真空中经受高温沉积过程时，会有材料特性劣化等缺点。这里，由于功耗效率=(π/电压)×电流效率，因而功耗效率与电压成反比。即，如果要降低有机发光装置的功耗，则需要高功率效率，但是现有技术中的装置具有高驱动电压，因而在功耗方面没有显著优势。
因此，需要研制可以改善有机发光装置的使用寿命特性和可以改善功耗特性的各种装置，同时该装置可以应用于大面积。
发明内容
因此，本发明针对一种具有优异的电压效率和发光效率并可以改善使用寿命特性的有机发光装置，和一种基本上消除了由于现有技术的缺陷和限制引起的一个或多个问题的有机发光装置。
本发明的一方面旨在提供一种有机发光装置，所述有机发光装置包括第一电极和第二电极；形成于第一电极和第二电极之间的有机层，其中所述有机层包括式1表示的化合物，所述第二电极是包括LiF:Mg的双层结构。
【式1】
这里，R1和R2各自独立或同时为来自以下组的基团：所述组由氢原子、具有1－20个碳原子的脂肪族烃、苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，Ar是来自以下组的基团：所述组由苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，R3是来自以下组的基团：所述组由氢原子、具有1－6个碳原子的脂肪族烃或烷基、取代的苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，X是NR4、硫原子，或氧原子，R4是来自以下组的基团：所述组由氢原子、具有1－7个碳原子的脂肪族烃或烷基、苯基、萘基、联苯基、蒽基或芳香族杂环构成。
本发明的另一方面提供了一种有机发光显示装置，包括：基板，所述基板上界定了具有多个像素区域的有效区域；形成于所述多个像素区域的每个上的驱动薄膜晶体管；形成于所述驱动薄膜晶体管上的钝化层；连接至漏极的第一电极，所述漏极通过形成于所述钝化层上的接触孔而暴露；有机层，所述有机层形成于所述第一电极上并包括式1所表示的化合物；第二电极，所述第二电极形成于所述有机层上并且是包括LiF:Mg的双层。
应当理解，本发明的以上概括说明和以下详细描述都是示例性的和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
所包括的附图提供对本发明的进一步理解，并入本申请且构成本申请的一部分，附图图示了本发明的实施方式，并且与说明书文字一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1为示意性示出根据本发明实施方式的有机发光装置的结构的横截面图；
图2为示出根据实施例和比较例1和2的有机发光装置随驱动电压而定的电流密度图；
图3为示出根据实施例和比较例1和2的有机发光装置随亮度而定的效率图；以及
图4为示出根据实施例和比较例1和2的有机发光装置的使用寿命图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本发明的实施方式。全文中同样的附图标记表示同样的部件。在接下来的描述中，当有关已知功能或构造的详细描述被确定为使本发明的重点受到不必要的模糊化时，将不再提供详细描述。
图1为示意性示出根据本发明实施方式的有机发光装置的结构的横截面图。
如图1所示，根据本发明实施方式的有机发光装置包括第一电极、第二电极、以及形成于第一电极和第二电极之间的有机层。这时，有机层包括由下式1所示的化合物，第二电极包括LiF:Mg的双层结构形成。
【式1】
这里，R1和R2各自独立或同时为来自以下组的基团：所述组由氢原子、具有1－20个碳原子的脂肪族烃、苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
Ar是来自以下组的基团：所述组由苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
R3是来自以下组的基团：所述组由氢原子、具有1－6个碳原子的脂肪族烃或烷基、取代的苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
X是NR4、硫原子，或氧原子，和
R4是来自以下组的基团：所述组由氢原子、具有1－7个碳原子的脂肪族烃或烷基、苯基、萘基、联苯基、蒽基或芳香族杂环构成。
在实施方式中，有机发光装置100形成基板110，基板上界定了具有多个像素区域的有效区域，在多个像素区域的每个上形成驱动薄膜晶体管并在驱动薄膜晶体管上形成有钝化层。进一步，形成连接至漏极的第一电极，所述漏极通过钝化层上的接触孔而暴露，在第一电极上形成由式1所表示的化合物，并形成具有包括LiF：Mg的双层结构的第二电极。
首先，基板110具有被栅线（未显示）和数据线（未显示）划分的多个像素区域，并且在多个像素区域的每个内都形成有驱动薄膜晶体管。
这里，基板110可以由透明玻璃材料形成，或是由具有优异柔性的塑料或聚合物膜形成以便实现柔性显示器。
尽管没有在视图中显示，但为了保护随后工艺中形成的驱动装置免受释放的诸如碱性离子等杂质，可以在基板110上进一步包括例如二氧化硅（SiO2）、氮化硅（SiNx）等的缓冲层（未显示）。
薄膜晶体管（TFT）包括驱动薄膜晶体管和开关薄膜晶体管，除此之外，还可以额外形成并自由设置用于补偿驱动薄膜晶体管的阈值电压的补偿电路，即多个电容器。这时，驱动薄膜晶体管（未显示）连接至开关薄膜晶体管并受控制，提供至第一电极120的电压可根据驱动晶体管的开和关而受控制。
钝化层（未显示）用于使薄膜晶体管平坦并受保护，可以包括多种形式。例如，可以以各种形式施加钝化层，因为钝化层可以由诸如苯并环丁烯（BCB）、丙烯醛基（acryl）等的有机材料形成，或诸如SiNx的无机材料形成，并且可以包括单层、双层或多层。
第一电极120作为阳极独立地形成于钝化层（未显示）上的每个子像素中，从而连接至漏极。
这里，在包括在有机发光装置中的电极当中，第一电极120作为电极起作用，可以由导电材料形成。第一电极120可以是多层反射电极，所述多层反射电极是在反射膜形成后由ITO、IGZO、IZO、IZTO、ZnO、ZTO、FTO、FZO AZO、ATO或In2O3形成于反射膜上，所述反射膜由Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr，及其复合物等形成。例如，所述电极可以是多层，所述多层由含量为90％或更多的含Ag复合物形成，厚度从500
至2000
和由ITO组成，厚度从50
至200
有机层130形成于第一电极120上，并包括发红光、绿光和蓝光的发光层。
这里，有机层130可以是包括发光材料构成的单层，或是包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层的多层，并可以以150
至450
的厚度形成。
空穴注入层131可起到方便空穴从第一电极120注入到发光层的作用，并可以由酞菁铜（phthalocyanine，CuPc）、聚(3,4)-亚乙基二氧噻吩(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene，PEDOT)、聚苯胺（polyaniline，PANI）或N，N-二萘基-N,N’-二苯基联苯胺（N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine，NPD）形成，但本发明的精神不限于此。
空穴传输层132可以容易地运送空穴至发光层，并可以通过抑制阴极产生的电子移动至发光区域而用于增强发光效率。即，空穴注入层132用于方便空穴的传输，空穴注入层132可以由N，N-二萘基-N,N’-二苯基联苯胺（NPD）、N,N'-双-(3-甲基苯基)-N,N'-双-(苯基)-联苯胺(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine，TPD)、4-(9H-咔唑-9-基)-N,N-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-苯胺（TCTA）、4,4’-N,N’-二咔唑-联苯（CBP）、s-TAD或4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基N-苯基-胺基)三苯胺（MTDATA）形成，但本发明的精神不限于此。
发光层133包括寄主和掺杂剂。此外，发光层133可以包括发红光、绿光、蓝光和白光的材料，可以利用磷光或荧光材料形成。
这里，当发光层133发红光时，发光层包括含有咔唑联苯（CBP）或1,3-二（咔唑-9-基）（mCP）的寄主材料，并且寄主材料可以是包括掺杂剂的磷光材料，所述掺杂剂包括选自PIQIr(acac)(二(1-苯基异喹啉)乙酰丙酮铱)（PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylaetonate iridium）、PQIr(acac)(二(1-苯基喹啉)乙酰丙酮铱)、PQIr(三(1-苯基喹啉)铱)、或PtOEP(八乙基卟啉铂)中的一种或多种，以及可以是包括PBD:Eu(DBM)3(Phen)或二萘嵌苯（perylene）的荧光材料，但本发明的精神不限于此。
当发光层133发绿光时，发光层包括含有CBP或mCP的寄主材料，可以是包括掺杂剂材料的磷光材料，所述掺杂剂包括Ir(ppy)3(fac三(2-苯基吡啶)铱)，或是包括Alq3(三(8羟基喹啉)铝)的荧光材料，但不限于此。
当发光层133发蓝光时，发光层包括含有CBP或mCP的寄主材料，并且寄主材料可以是包括(4,6-F2ppy)2Irpic或L2BD111的磷光材料。
或者，寄主材料可以是包括选自以下物质之一的荧光材料：螺-DPVBi（spiro-DPVBi）,螺-6P,二苯乙烯基苯(DSB)，基于PFO的聚合物和基于PPV的聚合物，但并不限于此。
同时，电子传输层134用于方便电子的传输，电子注入层135用于方便电子的注入。
这里，电子传输层134或电子注入层135可以包括式1的化合物，还可进一步包括喹啉锂（LiQ）单体或喹啉锂（LiQ）三聚体。
【式1】
这里，R1和R2各自独立或同时为来自以下组的基团，所述组由氢原子、具有1－20个碳原子的脂肪族烃、苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
Ar是来自以下组的基团，所述组由苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
R3是来自以下组的基团，所述组由氢原子、具有1－6个碳原子的脂肪族烃或烷基、取代的苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
X是NR4、硫原子，或氧原子，和
R4是来自以下组的基团，所述组由氢原子、具有1－7个碳原子的脂肪族烃或烷基、苯基、萘基、联苯基、蒽基或芳香族杂环构成。
在本说明书中已经描述有机层130包括空穴注入层131、空穴传输层132、发光层133、电子传输层134和电子注入层135，但是空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层中的至少一个可以省略。
同时，第二电极140形成于基板110的整个表面上并形成在有机层130上。这里，第二电极140可以以双层结构形成，相应地，选自单/单、单/混、混/单和混/混双层的一个双层结构可以由金属材料或无机材料形成。所述金属可以包括Ag、Mg、Yb、Li、Ca等，无机材料可以包括Li2O、CaO、LiF、MgF2，并且在其中混有金属：有机材料或金属：金属的层的情况下，双层结构可以以1：1至1：10的比例形成。
在实施方式中，第二电极140可以有多种设计和改变，同时控制薄层电阻（sheet resistance）以具有低数值并且功函变为4.7eV或更低。例如，将第二电极140以LiF：Mg=1:0.2至1:5的比例形成10
至50
的厚度，并可以以Ag：Mg=3：1的比例形成在上部上，100
到300
的厚度。
因而，在根据本发明实施方式的有机发光显示装置中，当根据选择的颜色信号将预定的电压施加于第一电极120和第二电极140时，空穴和电子传输至有机层形成激子。当激子从激发态运动至基态时，产生光并以可见光的形式发出。这时发出的光穿过透明的第二电极140并向电极外出射，从而实现任意图像。
同时，为了保护子像素的发光二极管，需要进行封装工艺，在本发明中可以使用普通的薄膜封装方法。薄膜封装方法是已知的技术，因而本说明书中略去对其的详细描述。
在下文中，将对根据本发明实施方式的有机发光装置的特性进行评价。然而，以下实施例是用于解释本发明，而本发明不限于以下实施例。
首先，为了评价根据本发明实施方式的有机发光装置的特性，表1中试验了两种对象用于比较例1和2以及实施例中的第二电极。
如下表1所示，在根据本发明的有机发光装置中，制造了根据本发明的第二电极（表1中2），而与现有技术的第二电极（表1中1）相比功函受到控制。
[表1]
即，由于第二电极140的电子注入障碍增加，在空穴传输层和发光层界面处激子的形成可以移至发光层内，并且由于薄层电阻降低，可以将第二电极140应用于大面积显示面板。这里，由于第二电极140的电子注入障碍增加，驱动电压可能增加，但可以通过将式1的化合物加入到电子传输层或电子注入层中来阻碍电压增加。
比较例1
使玻璃基板图案化以具有3mm×3mm的发光区域，并清洗，接着在基板上沉积多层结构作为第一电极，所述多层结构具有厚度70
的ITO、厚度100的Ag合金、和70
的ITO。
接着，在第一电极上沉积六氮杂-苯并菲-六腈（Hexaaza-triphenylene-hexanitrile，HATCN）至厚度100
沉积NPD至厚度1200
然后将作为蓝色发光层的寄主CBP以5％的量掺杂掺杂剂(4,6-F2ppy)2Ipic从而沉积至厚度200
随后，将Alq3沉积至厚度为200
再在上面沉积双层结构作为第二电极（表1中2）以制造有机发光装置，所述双层结构具有厚度30
的Mg:LiF=1:1和厚度160
的Ag:Mg=3:1。
比较例2
使玻璃基板图案化以具有3mm×3mm的发光区域，并清洗，接着在基板上沉积多层结构作为第一电极，所述多层结构具有厚度70
的ITO、，厚度100
的Ag合金、和70
的ITO。
接下来，在第一电极上沉积六氮杂-苯并菲-六腈（HATCN）至厚度100
沉积NPD厚度至1200
接着将作为蓝光发光层的寄主CBP以5％的量掺杂掺杂剂(4,6-F2ppy)2Irpic从而沉积至厚度200
随后，以1：1的比例将Alq3:喹啉锂（LiQ）三聚体沉积至厚度360
再在上面沉积双层结构作为第二电极（表1中2）以制造有机发光装置，所述双层结构具有厚度30
的Mg:LiF=1:1和厚度160
的Ag:Mg=3:1。
实施方式
使玻璃基板图案化以具有3mm×3mm的发光区域，并清洗，接着在基板上沉积多层结构作为第一电极，所述多层结构具有厚度70
的ITO、厚度100
的Ag合金、和70
的ITO。
接下来，在第一电极上沉积六氮杂-苯并菲-六腈（HATCN）至厚度100
沉积NPD厚度至1200接着将作为蓝光发光层的寄主CBP以5％的量掺杂掺杂剂(4,6-F2ppy)2Irpic从而沉积至厚度200
随后，以1:1的比例将式1化合物:喹啉锂（LiQ）三聚体至沉积厚度360
再在上面沉积双层结构作为第二电极（表1中2）以制造有机发光装置，所述双层结构具有厚度30的Mg:LiF=1:1和厚度为160
的Ag:Mg=3:1。
同时，图2至图4是示出根据实施例和比较例1和2的有机发光装置的随驱动电压而定的电流密度、随亮度而定的效率、和使用寿命。
如图2所示，计算了当根据实施例和比较例1和2的有机发光装置具有1至4.5V的驱动电压时的电流密度（mA/cm2）。
这时，实施例中制造的有机发光装置与比较例1和2中制造的有机发光装置相比，在低驱动电压（V）下电流密度（mA/cm2）提高。即，可以证实当驱动电压下降时，该装置在功耗方面有显著优势。
如图3所示，评价了当根据实施例和比较例1和2的有机发光装置具有0至700cd/m2的亮度时的效率特性（cd/A）。
这时，可以证实实施例中制造的有机发光装置与比较例1和2中的有机发光装置相比具有提高的随亮度（cd/m2）而定的效率特性（cd/A）。
如图4所示，测定了根据实施例和比较例1和2的有机发光装置的随时间（小时）的发光效率（%），所述试验在电流密度为10mA/cm2的条件下进行评价。
这时，可以证实实施例中制造的有机发光装置比比较例1和2中制造的有机发光装置表现出更好的使用寿命特征。
因而，根据本发明实施方式的有机发光装置可以具有优异的电压效率和发光效率，并且使用寿命特性可以通过控制电子传输层和第二电极的功函至4.1~4.7eV而得到改善，所述电子传输层含有式1的化合物。
根据本发明，可以提供一种有机发光显示装置，其中第二电极的薄层电阻显著降低，功函可以受控制从而应用于大面积显示面板，并且具有优异的发光效率。此外，通过使用式1的化合物来控制电子注入和移动性，由此使空穴和电子在发光层重新结合，可以制造改善了使用寿命特性的装置。
本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的技术精神或必要特征的情况下，可以将上述本发明实现为其他的具体形式。
因此，应该理解上述实施方式在各种意义上意在示例，而不是限制。本发明的保护范围由下述权利要求而不是具体说明书表示，权利要求的含义和范围及其来自等同方式的所有变化或改变形式应解释为落在本发明的范围内。
Claims (11)
1.一种有机发光装置，包括：
第一电极和第二电极；和
形成于所述第一电极和所述第二电极之间的有机层，
其中所述有机层包含由下式1表示的化合物，而所述第二电极式是包括LiF:Mg的双层：
[式1]
这里，R1和R2各自独立或同时为来自以下组的基团：所述组由氢原子、具有1－20个碳原子的脂肪族烃、苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
Ar是来自以下组的基团：所述组由苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
R3是来自以下组的基团：所述组由包括氢原子、具有1－6个碳原子的脂肪族烃或烷基、取代的苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
X是NR4、硫原子，或氧原子，和
R4是来自以下组的基团：所述组由氢原子、具有1－7个碳原子的脂肪族烃或烷基、苯基、萘基、联苯基、蒽基或芳香族杂环构成。
2.权利要求1所述的有机发光装置，其中所述第二电极是双层结构，其中Ag:Mg形成在LiF:Mg的上部上。
3.权利要求1所述的有机发光装置，其中所述第二电极以LiF:Mg=1:0.2至1:5形成。
4.权利要求1所述的有机发光装置，其中所述第二电极是其中LiF:Mg形成为10-50
的结构。
5.权利要求2所述的有机发光装置，其中所述第二电极是其中Ag:Mg以1:1至9:1形成的结构。
6.权利要求2所述的有机发光装置，其中所述第二电极是其中Ag:Mg形成为
的结构。
7.权利要求1所述的有机发光装置，其中所述有机层包括选自以下组的至少一层：所述组由空穴注入层、空穴传输层、电子阻隔层、发光层、空穴阻隔层、电子传输层和电子注入层，并且式1表示的所述化合物包括在所述电子注入层或所述电子传输层中。
8.权利要求7所述的有机发光装置，在所述电子注入层或所述电子传输层中进一步包括喹啉锂单体或喹啉锂三聚体。
9.权利要求1所述的有机发光装置，其中所述第二电极具有4.1eV至4.7eV的功函。
10.权利要求1所述的有机发光装置，其中所述第一电极以多层结构形成，所述多层结构中层叠有一种不透明导电材料和透明导电材料，所述一种不透明导电材料为铝、银和镁中的一种，所述透明导电材料包含氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌、氧化铟镓锌和In2O3中的一种。
11.一种有机发光显示装置，包括：
基板，所述基板上界定有具有多个像素的有效区域；
在所述多个像素区域的每个上形成的驱动薄膜晶体管；
形成于所述驱动薄膜晶体管上的钝化层；
连接至漏极的第一电极，所述漏极通过形成于所述钝化层上的接触孔而暴露；
形成于所述第一电极上的有机层，所述有机层包括由下述式1表示的化合物；和
形成于所述有机层上的第二电极，所述第二电极是包括LiF:Mg的双层：
【式1】
这里，R1和R2各自独立或同时为来自以下组的基团：所述组由氢原子、具有1－20个碳原子的脂肪族烃、苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
Ar是来自以下组的基团：所述组由苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
R3是来自以下组的基团：所述组由包括氢原子、具有1－6个碳原子的脂肪族烃或烷基、取代的苯基、萘基、联苯基、蒽基、芳香族杂环、或芳香族环构成，
X是NR4、硫原子，或氧原子，和
R4是来自以下组的基团：所述组由氢原子、具有1－7个碳原子的脂肪族烃或烷基、苯基、萘基、联苯基、蒽基或芳香族杂环构成。
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