CN111341923A - 一种有机电致发光二极管及其制备方法 - Google Patents

一种有机电致发光二极管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种有机电致发光二极管，由下而上依序包含:半导体结构、空穴传输层，设置在半导体结构上、空穴注入层，设置在空穴传输层上以及阳极，设置在空穴注射层上，以空穴注入层做为保护层，解决了现有技术中，当阳极以物理气相沉积(PVD,physical vapor deposition)过程中由于附着材能量高，而容易对有机电致发光二极管原本的各结构层产生损伤的问题。

Description

一种有机电致发光二极管及其制备方法
技术领域
本发明是涉及一种光电半导体技术领域，特别是有关于有机电致发光二极管及其制备方法。
背景技术
有机电致发光二极管(OLED)具有材料选择范围宽、驱动电压低、全部化主动发光、重量轻、工作温度范围宽和可制作在柔软衬底上等特点、能够满足当今信息时代对显示技术更高性能和更大信息容量的要求，成为目前科学界和产业界最热门的课题之一。此外，由于OLED的高效率、低成本，使其在照明领域的应用前景也被看好。
提高有机电致发光二极管的性能从而增加有机电致发光产品在市场的竞争力，对于当前有机电致发光技术的发展是十分重要的。有机电致发光二极管具有一种类似三明治的结构，其上下分别是阴极和阳极，两个电极之间夹着单层或是多层不同材料种类和不同结构的有机材料功能层，而有机电致发光二极管是一种载流子注入型发光器件，在阳极和阴极加上工作电压后，空穴从阳极，电子从阴极分别注入到工作器件的有机材料层中，两种载流子在有机发光材料中形成空穴-电子对发光，然后从电极的一侧发出。
从研究中可以得知，提高载流子的注入效率能够明显的提高器件的发旋旋光性能。当有机发光材料固定时，对阳极及阴极材料的选择提出不同要求，即阳极材料的功函数愈高愈好，阴极材料的功函数愈低愈好。选择低功函数的金属，特别是活泼金属可以降低电子的注入势垒，从而降低所需的工作电压。然而，现有有机电致发光二极管，其功能层之间，尤其是阴极层与有机材料层之间存在电子注入效率低，从而降低了该二极管的发光率，也就制约了有机电致发光二极管的推广应用。
在现有的I-OLED结构(倒置OLED结构)中，在沉积作为阳极的透明导电氧化物时，一般直接采用物理气相沉积，而沉积过程中由于附着材能量高容易对OLED原本功能层产生损伤，使得有机电致发光二极管的结构可靠度降低。
发明内容
根据上述现有技术的缺陷，本发明主要的目的在于提供一种有机电致发光二极管，可以解决阳极在制备过程中，损伤其他有机电致发光二极管中的各个结构层。
本发明的另一目的在于提供一种形成阳极的方法，利用小功率的形成方式来将阳极形成在有机电致发光二极管或是在阳极与原来的空穴传输层之间增加保护层，以解决在现有技术中利用物理气相沉积(PVD,physical vapor deposition)过程中由于附着材能量高，而容易对有机电致发光二极管原本的各结构层产生损伤的问题。
根据上述目的，本发明提供一种有机电致发光二极管，由下而上依序包含:半导体结构、空穴传输层，设置在半导体结构上、空穴注入层，设置在空穴传输层上以及阳极，设置在空穴注射层上，以空穴注入层做为保护层，解决了现有技术中，当阳极以物理气相沉积(PVD,physical vapor deposition)过程中由于附着材能量高，而容易对有机电致发光二极管原本的各结构层产生损伤的问题。
本发明还提供一种有机电致发光二极管的制备方法，其步骤包含:提供半导体结构、形成空穴传输层在半导体结构上以及形成阳极在空穴传输层上，阳极利用小功率的原子层沉积(ALD，atomic layer deposition)法形成在电洞传输层上，可以解决在现有技术中，当阳极以物理气相沉积(PVD,physical vapor deposition)的过程中，由于附着材能量高，而容易对有机电致发光二极管原本的各结构层产生损伤的技术问题。
本发明另外提供一种有机电致发光二极管的制备方法，其步骤包含:提供半导体结构、形成空穴传输层(HTL,hole transport layer)在半导体结构上，形成空穴注入层(HIL,hole injection layer)在空穴传输层上以及形成阳极在空穴注入层上，利用空穴注入层作为保护层形成在阳极和空穴传输层之间，解决了现有技术中，当阳极以物理气相沉积(PVD,physical vapor deposition)过程中由于附着材能量高，而容易对有机电致发光二极管原本的各结构层产生损伤的技术问题。
附图说明
图1a是根据本发明所揭露的技术，表示有机电致发光二极管的制备方法的步骤流程示意图。
图1b是根据本发明所揭露的技术，表示有机电致发光二极管的截面示意图。
图2a是根据本发明所揭露的技术，表示有机电致发光二极管的制备方法的步骤流程示意图。
图2b是根据本发明所揭露的技术，表示利用原子沉积层的方式将阳极形成在电洞传输层上的截面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术特征及优点，能更为相关技术领域人员所了解，并得以实施本发明，在此配合所附的图式、具体阐明本发明的技术特征与实施方式，并列举较佳实施例进一步说明。以下文中所对照的图式，为表达与本发明特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制。而关于本案实施方式的说明中涉及本领域技术人员所熟知的技术内容，亦不再加以陈述。
首先请参考图1a及图1b。图1a是表示有机电致发光二极管的制备方法的步骤流程示意图，以及图1b是表示有机电致发光二极管的截面示意图。步骤10:提供半导体结构。在此步骤中，半导体结构20由下往上依序包含有薄膜晶体管(thin film transistor)202、透明氧化层例如铟锡氧化物(Indium tine oxide)204、阴极206、电子传输层(electrontransport layer)208及发光层(emitting layer)210，同样的，上述各层的功能及形成方法与现有技术相同，且为本领域的技术人员所熟知的技术，因此不再多加陈述。
步骤12:将空穴传输层形成在半导体结构上。在此步骤中，将空穴传输层30可以利用一般的沉积方法形成在半导体结构20上。
步骤14:将空穴注入层形成在空穴传输层上。在此步骤中，空穴注入层40利用热蒸镀的方式形成在空穴传输层30上，与前述相同。空穴注入层40可以是由无机材料所构成，例如、透明导电氧化物(TCO,transparent conductive oxide)，其可以是氧化钼(MoO3)、氧化钨(WO3)或是氧化锌(ZnO)。于本发明的另一实施例中，空穴注入层40可以是有机材料与无机材料的混合结构所构成，其中，有机材料为酞箐铜或是芳胺类化合物，无机材料则是氧化钼(MoO3)、氧化钨(WO3)或是氧化锌(ZnO)。
步骤16:将阳极形成在空穴传输层上。在此步骤中，将阳极50形成在空穴注入层40上的方法可以利用较小功率的原子层沉积(ALD,atomic layer deposition)法来达成。于本发明的实施例中，阳极50可以是氧化锌铟(IZO,(ZnO:In))、氧化铝锌(AZO,(ZnO:Al))、铟锡氧化物(ITO)或是氧化钼(MoO3)。于一实施例中，当阳极50为铟锡氧化物(ITO)时，其前驱体可以是C12H26-N2Sn，并利用过氧化氢(H2O2)、水(H2O)及三甲基铟(TMI,Trimethyl-Indium)来形成铟锡氧化物。于另一实施例中，当阳极50为氧化铝锌(AZO,(ZnO:Al))时，其前驱体为H2O、Zn(C2H5)2及三甲基铝(TMA,Trimethyl-Aluminum)。而于再一实施例，当阳极64为氧化锌铟物形成在(IZO,(ZnO:In))时，其前驱体为H2O、Zn(C2H5)2及三甲基铟。
以阳极50为铟锡氧化物(ITO)来作说明，将气体前驱体C12H26-N2Sn脉冲吸附反应、再利用惰性气体吹扫多余的反应物及副产物、前驱体三甲基铟脉冲吸附反应以及惰性气体吹扫多余的反应物及副产物，然后将上述步骤多次循环重复而将作为阳极50的铟锡氧化物形成在空穴注入层40上。由于原子层沉积法是小功率的沉积方法，除了可以得到高质量的阳极50之外，材料具有一定的热稳定性，对于有机电致发光二极管2原本的各结构层不会造成损伤，可以得到结构可靠度高的有机电致发光二极管2。而于另一较优选的实施例中，阳极50是利用物理气相沉积(PVD,physical vapor deposition)来达成，其中物理气相沉积法可以是蒸镀、离子镀或是溅射。
在本发明的实施例中，在阳极50和空穴传输层30之间设置作为保护层的空穴注射层40目的是为了当利用物理气相沉积(PVD,physical vapor deposition)法形成阳极50的过程中，由于附着材能量高，而容易对有机电致发光二极管2原本的各结构层产生损伤，因此利用空穴注入层40来降低附着材能量并同时减少有机电致发光二极管2原本的各结构层产生损伤的问题。
于本发明的较优选的实施例中，空穴注入层40可以是由无机材料所构成，例如、透明导电氧化物(TCO,transparent conductive oxide)，其可以是氧化钼(MoO3)、氧化钨(WO3)或是氧化锌(ZnO)。于本发明的另一实施例中，空穴注入层40可以是有机材料与无机材料的混合结构所构成，其中有机材料为酞箐铜或是芳胺类化合物，无机材料则是氧化钼(MoO3)、氧化钨(WO3)或是氧化锌(ZnO)。
图2a及图2b是分别表示在本发明的另一较佳实施例中，有机电致发光二极管的制备方法步骤流程图，以及有机电致发光二极管的截面示意图。说明图2a时同时配合图2b。请参考图2a，于步骤70:提供半导体结构。在此步骤中，半导体结构80与前述图1中的半导体结构10相同，在图2b的图面由下往上依序包含有薄膜晶体管(thin film transistor)802、透明电极(Indium tine oxide)804、阴极806、电子传输层(electron transport layer)808及发光层(emitting layer)810，同样的，上述各结构层的功能及形成方法与现有技术相同，且为本领域的技术人员所熟知的技术，因此不再多加陈述。
步骤72:将空穴传输层形成在半导体结构上。在此步骤中，将空穴传输层82可以利用一般的沉积方法形成在半导体结构80上。
步骤74:将阳极形成在空穴传输层上。在此步骤中，将阳极84形成在空穴传输层82上的方法可以利用较小功率的原子层沉积(ALD,atomic layer deposition)法来达成。阳极84可以是氧化锌铟(IZO,(ZnO:In))、氧化铝锌(AZO,(ZnO:Al))、铟锡氧化物(ITO)或是氧化钼(MoO3)。同样的，于一实施例中，当阳极84为铟锡氧化物(ITO)时，其前驱体可以是C12H26-N2Sn，并利用过氧化氢(H2O2)、水(H2O)及三甲基铟(TMI,Trimethyl-Indium)来形成铟锡氧化物。于另一实施例中，当阳极84为氧化铝锌(AZO,(ZnO:Al))时，其前驱体为H2O、Zn(C2H5)2及三甲基铝(TMA,Trimethyl-Aluminum)。而于再一实施例，当阳极64为氧化锌铟物形成在(IZO,(ZnO:In))时，其前驱体为H2O、Zn(C2H5)2及三甲基铟。在此，原子层沉积法形成阳极的技术手段与前述实施例相同，不再多加陈述。
因此，综合以上实施例可以得到，在步骤10～步骤16的实施例可以得到，由于在阳极50与空穴传输层30之间形成了作为保护层的空穴注入层40，利用现有技术中的物理气相沉积法例如蒸镀、离子镀或是溅射较高能量来形成阳极50时，会因为在阳极50与空穴传输层30之间间隔了空穴注入层40，而降低了阳极50对空穴传输层82的附着材能量，从而不会因为在阳极50的沉积过程中，由于附着材能量高而损伤有机电致发光二极管2的各结构层。
而对于步骤70～步骤74的实施例来说，在没有空穴注入层40(如图1b中所示)作为保护层时，可以利用小功率的原子层沉积法来形成阳极84，除了可以得到高质量的阳极84之外，材料具有一定的热稳定性，对于有机电致发光二极管8原本的各结构层不会造成损伤，可以得到结构可靠度高的有机电致发光二极管8。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明之权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域之专门人士应可明了及实施，因此其他未脱离本发明所揭示之精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。

Claims (11)

1.一种有机电致发光二极管，其特征在于，所述有机电致发光二极管由下而上依序包含:
半导体结构；
空穴传输层，设置在所述半导体结构上；
空穴注入层，设置在所述空穴传输层上；以及
阳极，设置在所述空穴注射层上。
2.如权利要求1所述的有机电致发光二极管，其特征在于，所述半导体结构由下而上依序包含薄膜晶体管(TFT,thin film transistor))、透明氧化层、阴极、电子传输层(ETL,electron transport layer)及发光层(emitting layer)。
3.如权利要求2所述的有机电致发光二极管，其特征在于，所述透明氧化层为铟锡氧化物(Indium tine oxide)。
4.如权利要求1所述的有机电致发光二极管，其特征在于，所述空穴注入层可以是透明导电氧化物(TCO,transparent conductive oxide)。
5.如权利要求4所述的有机电致发光二极管，其特征在于，所述透明导电氧化物可以是氧化钼(MoO3)、氧化钨(WO3)或是氧化锌(ZnO)。
6.如权利要求1所述的有机电致发光二极管，其特征在于，所述空穴注入层可以是有机材料与无机材料的混合结构。
7.如权利要求1所述的有机电致发光二极管，其特征在于，所述电洞注入层的所述有机材料为酞菁铜或是芳胺类化合物及所述有机材料为氧化钼(MoO3)、氧化钨(WO3)或是氧化锌(ZnO)。
8.如权利要求1所述的有机电致发光二极管，其特征在于，所述阳极可以是氧化锌铟(IZO,(ZnO:In))、氧化铝锌(AZO,(ZnO:Al))、铟锡氧化物(ITO)或是氧化钼(MoO3)。
9.一种有机电致发光二极管的制备方法，其特征在于，所述有机电致发光二极管的制备方法包含以下步骤:
提供半导体结构；
形成空穴传输层在所述半导体结构上；以及
形成阳极在所述空穴传输层上。
10.一种有机电致发光二极管的制备方法，其特征在于，所述有机电致发光二极管的制备方法包含以下步骤:
提供半导体结构；
形成空穴传输层在所述半导体结构上；
形成空穴注入层在所述空穴传输层上；以及
形成阳极在所述电洞注入层上。
11.如权利要求9或10所述的有机电致发光二极管的制备方法，其特征在于，所述阳极利用原子层沉积(ALD，atomic layer deposition)法或是物理气相沉积(PVD，physicalvapor deposition)法形成。
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CN112652726A (zh) * 2020-12-22 2021-04-13 南京国兆光电科技有限公司 Oled器件透明阴极及其制作方法

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