CN1278590C

CN1278590C - 有机电致发光器件及其制造方法

Info

Publication number: CN1278590C
Application number: CNB031202292A
Authority: CN
Inventors: 松本寬; 西尾佳高
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: CN1443029A; US7095170B2; US20030168974A1; JP3650073B2; JP2003257675A; KR20030074207A

Abstract

采用新颖方法来制造有机EL器件，以减少在有机EL器件中的差发光的发生。在基片上依次层叠阳极层、空穴传输层、发光层、电子传输层、以及阴极层，以形成有机EL器件。在有机EL器件中，增加空穴传输层的厚度，使得用空穴传输层充分覆盖粘结在阳极层上的异质颗粒。

Description

有机电致发光器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件以及制造有机电致发光器件的方法，更确切地说，涉及解决有机电致发光器件发光缺陷的问题。

背景技术

有机电致发光显示器(下文中也称之为“有机EL显示器”或“有机EL屏”)作为新的平板型显示器具有很大的吸引力。特别是，具有薄膜晶体管(下文中也称为“TFT”)作为开关元件的有源矩阵型有机EL显示器被认为在不久的将来会取代目前主流的液晶显示器，并且正处于实际应用的激烈开发竞争中。

图1示意性地示出典型有机电致发光器件(下文中也称之为“有机EL器件”)的剖面结构。有机EL器件100的结构具有依次层叠在基片10上的阳极层20，有机发光元件层80，和阴极层60。有机发光元件层80包括起发光元件作用的有机层，诸如空穴传输层30，发光层40，以及电子传输层50，这些层依次层叠在阳极层20上。当电压施加在阳极层20和阴极层60的两端时，从阳极层20注入的空穴通过空穴传输层30传输到发光层40。从阴极层60注入的电子通过电子传输层50传输到发光层40。电子和空穴在发光层的界面或内部进行相互复合。所产生的能量激发发光层40有机分子中的电子。随后，被激发的电子释放出荧光辐射。阳极层20和阴极层60中至少有一层是由透明或半透明材料制成的，这些材料可以透过可见光范围中的光线。通过电极层从发光层40发出光。

如上所讨论，与液晶显示器不同，有机EL显示器具有自发光器件。这就消除了对背光的需要，而背光对液晶显示器来说是不可缺少的，这也使得整个装置的外形更小以及重量更轻。然而，当无论何种原因产生较差的发光时，在屏幕上就会出现熄灭的像素，从而使屏幕的可视性变差，有时还会对显示功能形成障碍。因此，确定发光较差的原因并能有效地防止它，使得能够以高的成品率制造出具有较少熄灭像素或根本没有熄灭像素的有机EL显示器已经成为了巨大的挑战。

发明内容

本发明已经考虑了上述情况并且本发明的目的是提供一种能减少有机EL器件中产生较差发光的技术。

根据本发明的一较佳实施例涉及一种制造有机电致发光器件的方法。该方法是一种通过在基片上沉积有机层来制造有机电致发光器件的方法。沉积有机层，以便基本上覆盖粘结在基片表面上的异质颗粒。有机层可包括含有有机材料的沉积层，例如，发光层，空穴传输层，和电子传输层。由于异质颗粒基本上被有机层所覆盖着，这就有可能避免在阳极和阴极之间的短路，从而减少了较差的发光。所有粘结的异质颗粒最好能被有机层所覆盖，反之也不是所有粘结着的异质颗粒都一定会引起电极间短路。例如，在有机EL屏具有多个有机EL器件的情况下，仅需要覆盖部分的异质颗粒使得屏中的熄灭像素数的上限满足于产品，更具体地说，是不要超过屏中熄灭像素的上限。基本上，所沉积的有机层要具有足以使由于电极间短路所引起的较差发光发生的数量抑制在所允许的范围内的厚度。

有机层可以沉积到的厚度是通过获得在用于沉积有机层的系统中的异质颗粒的颗粒尺寸分布而确定的。从一个系统到另一个系统，异质颗粒可以在类型和颗粒尺寸上发生变化。例如，在新的系统开始使用时，可测量保持在系统中的异质颗粒的尺寸，来确定有机层的厚度，诸如期望足以覆盖这些异质颗粒的厚度。有机层的厚度也可以通过每次系统使用时测量异质颗粒的尺寸来确定。可以在系统中提供用于测量异质颗粒的数量或尺寸的传感器，以便于实时控制有机层的厚度。有机层的厚度可以通过测量所制造的有机EL屏中熄灭像素的数量来确定。有机层的厚度也可以采用这样的方法来确定：观察在其上沉积有有机层的基片表面，以检查异质颗粒是否被充分地覆盖；以及当异质颗粒没有被充分覆盖时，则有机层的厚度就进一步增加。

有机层可包括插入在设置在基片上的阳极层与发光层之间的空穴传输层。这里，沉积的空穴传输层覆盖粘结在阳极层上的颗粒，并且发光层沉积在其上面。采用发光层之下的层覆盖异质颗粒，能够避免电极间短路。空穴传输层的厚度要求具有1300埃或以上，最好是1700埃或以上。

根据本发明的另一较佳实施例涉及有机电致发光器件。该有机电致发光器件包括插入在一对电极层之间的有机层。该有机层至少要包括发光层，且其厚度为1300埃或稍大些。另外，有机层的厚度最好为1700埃或稍大些。从而，粘结在基片表面的异质颗粒可以被有机层充分覆盖，以避免电极间短路。

值得注意的是，在方法，装置和系统之间变化的上述结构部件和描述的任何随意组合或重新组合都是有效的，并且被本发明的实施例所包含。

此外，本发明的发明概述并没有必要描述所有必要特征，使得本发明也可以是这些所述特征的子组合。

附图说明

图1是显示典型有机EL器件的剖面结构的示意图。

图2是显示在制造处理过程中异质颗粒粘结在表面的状态下有机EL器件的剖面结构的示意图。

图3是显示根据第一实施例的有机EL器件的剖面结构的示意图。

图4是显示根据第一实施例的有机EL器件的剖面结构的示意图，其处于在制造处理过程中异质颗粒粘结在空穴传输层的上表面的状态下。

图5A和5B显示了在有机EL屏中熄灭像素的分布。

图6显示了在多个具有不同厚度的空穴传输层的有机EL屏中熄灭像素的数量测量图表。

图7是表示图6所示测量的图形表示，显示了在空穴传输层的厚度和熄灭像素的数量之间的关系。

图8是显示根据第二实施例的有机EL器件剖面结构的示意图。

图9是显示根据第三实施例的有机EL器件剖面结构的示意图。

图10是显示根据第四实施例的有机EL器件剖面结构的示意图。

图11是表示红色色度和有机EL器件中的空穴传输层的厚度之间关系的图形表示。

图12是表示红光的相对强度和有机EL器件中的空穴传输层的厚度之间关系的图形表示。

图13是表示绿色色度和有机EL器件中的空穴传输层的厚度之间关系的图形表示。

图14是表示绿光的相对强度和有机EL器件中的空穴传输层的厚度之间关系的图形表示。

图15是表示蓝色色度和有机EL器件中的空穴传输层的厚度之间关系的图形表示。

图16是表示蓝光的相对强度和有机EL器件中的空穴传输层的厚度之间关系的图形表示。

具体实施方式

现在根据较佳实施例来讨论本发明，这些实施例并不限制本发明的范围而只是用于解释本发明。实施例中所描述的所有特征及其组合并不都是本发明所必须的。

在根据实施例制造有机EL器件的方法中，可以沉积较厚的有机层。从而，即使在沉积诸如发光层之类的有机层的过程中，异质颗粒粘结在基片的表面上，有机层仍能基本覆盖异质颗粒，以避免在电极之间的电接触。

图2是显示在制造的处理过程中异质颗粒粘结在基片表面上的情况下的有机EL器件的剖面结构的示意图。顺便说说，该图表只是希望能给出异质颗粒的粘结的平面示意图，而不是要显示在基片、各个电极层和有机层的实际厚度与异质颗粒的尺寸之间的关系。阳极层20层叠在基片10上。随后，将基片引入到用于蒸发有机层的系统中，在这时在系统中剩余的异质颗粒70就会粘结到阳极层20的表面。当在其表面上粘结了异质颗粒70的阳极层20上蒸发有机发光元件层80时，在异质颗粒70的下面和其周围的区域只蒸发了少量的有机物质。从而有机发光元件层80就不能覆盖异质颗粒70，可能在异质颗粒70的周围留下间隙。阴极层60随后层叠在有机发光元件层80上。这里，如果阴极材料进入间隙，则阳极层20和阴极层60就会在该部分产生接触，引起短路。

随着阳极层20和阴极层60短路，当电压施加在阳极层20和阴极层60之间时，就会在该短路部分流过很大的电流。这在发光层40中产生电流，会产生不发光的像素，该不发光的像素会引起整个像素不发光。含有若干具有这种缺陷的有机EL器件的有机EL屏就不能够装配成产品。这就意味着低的产品率。

第一实施例

图3是显示根据本发明第一实施例的有机EL器件剖面结构的示意图。在本实施例中，增加了空穴传输层30的厚度，使得异质颗粒70被空穴传输层30充分覆盖。

基片10是由诸如玻璃的绝缘材料制成的。例如，在有源矩阵型有机EL屏中，基片10具有结构，其中包含诸如TFT之类的开关元件的驱动电路形成在绝缘基片上，并且在其上形成平面薄膜等。正如在该说明中所采用的，基片10也将包括这类驱动电路结构。

在基片10上形成阳极层20。阳极层20由以下材料制成，如，氧化铟锡(ITO)，氧化锡(SnO₂)，或氧化铟(In₂O₃)。典型的是使用ITO，因为它的空穴注入效率高和表面电阻低。由于ITO对可见光具有高的透明性，所以通过ITO阳极层20从发光层40发出光。如果需要，则额外的平面薄膜可以沉积在阳极层20上。

在阳极层20上形成包括空穴传输层30，发光层40，以及电子传输层50的有机发光元件层80。一般，通过在具有多个形成腔室的多腔室型制造系统中的真空蒸发方法来形成这些有机层。在把基片引入到系统中之前，基片的表面要进行清洗，但未去掉的异质颗粒还会留在该表面。此外，诸如已剥离前一次制造的有机EL器件的无机或有机物质，以及没有蒸发到基片上的有机物质之类的物质可能会留下来且粘结在新引入的基片的表面。对由于粘结的异质颗粒而引起的电极之间的电接触的有效防止只需要将有机层沉积到足以充分覆盖异质颗粒的厚度。

空穴传输层30可由诸如，N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基-联苯胺(下文中称为“材料1”)，4，4’，4”-三(3-甲基苯苯氨基)三苯氨(MTDATA)，或N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲苯基)-1，1’-二苯基-4，4’-二胺之类的材料制成。发光层40可由诸如含有喹吖酮衍生物的铝喹啉配合物(Alq₃)或双(10-羟基苯并[h]喹啉合)铍(Bebq₂)之类的材料制成。电子传输层50可由诸如Alq₃或Bebq₂之类的材料制成。

阴极层60形成在电子传输层50上。阴极层60可由诸如含有微量锂的铝合金、镁铟合金、或镁银合金之类的材料制成。阴极层60可以具有双层结构，该双层结构从电子传输层50依次具有锂氟化物(LiF)层和铝(Al)层。

在本实施例中，空穴传输层30覆盖了异质颗粒70，如图3所示。从而，可防止在阳极层20和阴极层60之间的电接触，以有效地避免由短路所引起的整个像素的较差发光。而且，由于位于阳极层20和发光层40之间的空穴传输层30覆盖了异质颗粒70，就有可能防止发光层40的材料，即有机物质，不受较差的蒸发，使得能够没有间隙地均匀蒸发发光层40。于是，有效地避免了在异质颗粒周围的较差发光。

图4是显示在制造过程中异质颗粒粘结在空穴传输层上表面的状态时根据本实施例的有机EL器件的剖面示意图。在图4中，异质颗粒70粘结在空穴传输层30上。发光层40和电子传输层50在异质颗粒70的周围不蒸发，且阴极层60进入到间隙中。这里，如果空穴传输层30较薄，则阳极层20和阴极层60就可能会短路，阻碍发光层40中的电流，使得整个像素成为熄灭像素。在本实施例的有机EL器件200中，空穴传输层30厚度的增加能够防止阳极层20和阴极层60之间的短路。

图5A和5B是显示有机EL屏中的熄灭像素的分布的图。可通过在显微镜等下检查有机EL屏的透光性来测量熄灭像素的分布。图5A显示了由具有图2所示薄的有机层的有机EL器件构成的有机EL屏中的熄灭像素的分布。该有机EL屏具有太多的熄灭像素，以至于不能充当显示器。图5B显示了由具有图3所示厚的有机层的有机EL器件构成的有机EL屏中的熄灭像素的分布。在该有机EL屏中的熄灭像素的数量显著少于图5A所示的有机EL屏中的熄灭像素的数量。显然，增加有机层的厚度可以大大减少熄灭像素的出现。

图6显示了在多个具有不同厚度的空穴传输层30的有机EL屏中熄灭像素数量的测量结果。制造了多个具有由以材料1规定的二胺衍生物制成的空穴传输层的有机EL屏，且对熄灭像素的数量进行了测量。

图7是表示图6所示测量结果的图形表示，显示了在空穴传输层厚度和熄灭像素数量之间的关系。厚度为1100埃的有机EL屏包括一个熄灭像素数量超过18的屏，于是，该屏不适合作为产品。可以看到，1300埃的厚度减少了熄灭像素数，提高了产品率。厚度越厚，则相应的熄灭像素的数量越少。厚度为1700埃的有机EL屏，熄灭像素的数量可减少至与厚度为2400埃的相同水平。熄灭像素的可能起因可包括除了电极之间的短路之外的其他原因。于是，在厚度为1700埃或稍大些时，由电极间短路所引起的熄灭像素的发生被认为是有效地得到了抑制。根据上述结果，希望空穴传输层30的厚度为1300埃或以上，最好是1700埃或以上。空穴传输层30厚度的上限只要求设计成对有机EL器件的特性没有太大的影响。例如，它可以是5000埃或稍小些，最好为4000埃或稍小些。

从一个系统到另一个系统，余留在用于沉积有机层的系统中的异质颗粒可以在颗粒尺寸分布中变化。在图6和图7所示的例子中，已知的是系统中许多异质颗粒的尺寸为3000埃左右。这显示出空穴传输层30的厚度最好能具有异质颗粒的颗粒尺寸的至少一半左右。按照如此方法，可以事先获得在用于沉积有机层的系统中的异质颗粒的颗粒尺寸分布，使得根据该尺寸来确定有机层的厚度。例如，在使用新的系统开始时，可以测量余留在系统中的异质颗粒尺寸来确定有机层的厚度，该厚度诸如能充分覆盖这些异质颗粒。另一种选择方法是，每一次使用系统时，可以测量异质颗粒的尺寸来确定有机层的厚度。这样就有可能逐系统地确定合适的厚度。因此，就能用有机层来确实覆盖异质颗粒，以避免电极间的短路。系统中可以提供用于测量异质颗粒的数量或尺寸的传感器，以便于实时控制有机层的厚度。可以通过测量所制造的有机EL屏中熄灭像素的数量来确定有机层的厚度。还可以这样的方法确定有机层厚度：观察在其上沉积有有机层的基片表面，以检查异质颗粒是否被充分地覆盖，以及当异质颗粒没有被充分覆盖时，则有机层的厚度就进一步增加。

第二实施例

图8显示了根据第二实施例的有机EL器件的剖面结构的示意图。在该实施例中，增加电子传输层50的厚度，使得异质颗粒70被电子传输层50充分覆盖。

如图8所示，即使空穴传输层30和发光层40不能覆盖粘结在阳极层20上的异质颗粒70，但是沉积较厚的电子传输层50也能充分覆盖异质颗粒70，以避免在阳极和阴极之间的电接触。这里，如同第一实施例中的空穴传输层30的厚度一样，希望电子传输层50的厚度为1300埃或更高，较佳的为1700埃或以上。电子传输层50的厚度上限只需要设计成不对有机EL器件的特性产生太大的影响。例如，可以是5000埃或小些，以及较佳的为4000埃或小些。

第三实施例

图9是显示根据第三实施例的有机EL器件的剖面结构的示意图。本实施例的有机EL器件具有的电极层与第一和第二实施例中有机EL器件的电极层位置相反。基片10采用阴极层60覆盖，在阴极层上依次层叠电子传输层50，发光层40，空穴传输层30，以及阳极层20。如图9所示，电子传输层50直接在阴极层60上能充分覆盖粘结在阴极层60上的异质颗粒70，从而防止电极间短路以及避免发光层40的差的蒸发。

这里，如同第一实施例中空穴传输层30的厚度一样，电子传输层50厚度希望为1300埃或稍大些，较佳的为1700埃或以上。电子传输层50的厚度上限只需要设计成不对有机EL器件的特性产生太大的影响。例如，5000埃或小些，以及较佳为4000埃或小些。

第四实施例

图10是显示根据第四实施例的有机EL器件的剖面结构的示意图。不同于第三实施例的有机EL器件，本实施例的有机EL器件增加了空穴传输层30的厚度。如图10所示，即使电子传输层50和发光层40不能覆盖粘结在阴极层60上的异质颗粒，但沉积得较厚的空穴传输层30也能够充分覆盖异质颗粒70，以避免在阳极和阴极之间的电接触。

这里，如同第一实施例的空穴传输层30的厚度一样，空穴传输层30厚度希望为1300埃或稍大些，较佳的为1700埃或以上。空穴传输层30的厚度上限只需要设计成不对有机EL器件的特性产生太大的影响。例如，5000埃或小些，以及较佳为4000埃或小些。与其他有机层相比，空穴传输层30的优点可增加它的厚度，而对有机EL器件的特性的影响较小。

可以进一步考虑有机EL屏的色度和发光强度来确定空穴传输层30的厚度。基色色度的标准由美国国家电视系统委员会(NTSC)制定如下：

R：CIE_x＝0.67，CIE_y＝0.33

G：CIE_x＝0.21，CIE_y＝0.71

B：CIE_x＝0.14，CIE_y＝0.08

因为有机EL屏的色度可随空穴传输层30的厚度而变化，所以希望控制空穴传输层30的厚度，使得色度能够接近上述标准数值。由于有机EL屏的发光强度可随空穴传输层30的厚度而变化，所以还希望控制空穴传输层30的厚度，使得发光的强度能尽可能的高。下文中按照上述来检查空穴传输层30的希望厚度。图11至16中，示出了以材料1规定的二胺衍生物制成的空穴传输层的例子。

图11是在红色色度和有机EL器件的空穴传输层30的厚度之间的关系的图形表示。曲线显示出与厚度相关的红色CIE_x和CIE_y，并且线是最小乘方线。如图11所示，在色度比最小乘方线更接近于标准值的地方的厚度范围，关于CIE_x是1200-2000埃以及2800-3900埃，而关于CIE_y是1200-2000埃以及2800-3900埃。

图12是显示在红光的相对强度和有机EL器件的空穴传输层30的厚度之间关系的图形表示。曲线显示出与厚度相关的红光的相对强度，并且线是最小乘方线。如图12所示，强度高于最小乘方线的厚度范围为700-1500埃和3000-4500埃。

图13是在绿色色度和有机EL器件空穴传输层30的厚度之间关系的图形表示。曲线显示出与厚度相关的绿色CIE_x和CIE_y，并且线是最小乘方线。如图13所示，在色度比最小乘方线更接近于标准值之处的厚度范围，关于CIE_x是1400-2300埃以及3000-3800埃，而关于CIE_y是700-1000埃，1800-2500埃以及3200-4000埃。

图14是显示在绿光的相对强度和有机EL器件空穴传输层30厚度之间关系的图形表示。曲线显示出与厚度相关的绿光的相对强度，并且线是最小乘方线。如图14所示，强度高于最小乘方线的厚度范围为700-1100埃，1800-2600埃和3200-4300埃。

图15是蓝色色度和有机EL器件空穴传输层30厚度之间关系的图形表示。曲线显示出与厚度相关的蓝色CIE_x和CIE_y，并且线是最小乘方线。如图15所示，色度比最小乘方线更接近于标准值的地方的厚度范围，关于CIE_x是800-1700埃，2900-3100埃以及3700-4300埃，而关于CIE_y是1200-1900埃，2500-3200埃以及3800-4600埃。

图16是显示蓝光的相对强度和有机EL器件空穴传输层30厚度之间关系的图形表示。曲线显示出与厚度相关的蓝光的相对强度，并且线是最小乘方线。如图16所示，强度高于最小乘方线的厚度范围为500-1100埃，1800-2600埃，3200-3800埃和4800-5000埃。

空穴传输层30的厚度不一定都要满足上述提及的条件。可以考虑空穴传输层30、发光层40，或其它有机层等的材料并参照以上所提及的厚度范围来确定空穴传输层30的厚度。

如上所述，根据诸实施例，可有效地减少有机EL器件的缺陷，如由短路引起的整个像素的差的发光，由有机发光元件层80的差的蒸发引起的异质颗粒周围的差的蒸发。

已基于示例性的实施例讨论了本发明。本领域的技术人员应该理解的是，存在对上述各部件和过程的组合的各种其他修改，并且这些修改都在本发明的范围之内。以下将讨论这些修改。

在上述的实施例中，有机发光元件层80包括空穴传输层30、发光层40、以及电子传输层50。然而，可根据有机EL器件的特性来提供空穴传输层30和电子传输层50。也可以提供多个空穴传输层30或电子传输层50。与有机发光元件层80的结构无关，有机发光元件层80所包括的任何有机层都可以增加厚度以充分覆盖异质颗粒。这里，希望覆盖异质颗粒的有机层厚度为1300埃或稍大些，较佳的为1700埃或稍大些。

在上述实施例中，空穴传输层30或电子传输层50在厚度上增加了。然而，发光层40可以增加厚度。而且，有机发光元件层80中所包括的各个有机层也可以增加小量的厚度，以整体达到所希望的厚度。即使在这样的情况下，希望有机发光元件层80的总体厚度为1300埃或稍大些，较佳的为1700埃或稍大些。因此，粘结在基片表面上的异质颗粒能被充分覆盖，以避免电极间的短路。有机发光元件层的总的厚度的上限值只要求考虑有机发光元件层80中所含有的有机的材料的种类，设计成对有机EL器件特性没有太大的影响。例如，或读可以为5000埃或稍小些，较佳的为4000埃或稍小些。

虽然已经通过示例性的实施例讨论了本发明，但应该理解的是，本领域的技术人员还可以在不脱离附属权利要求所定义的本发明的范围内进一步作出变化和替换。

Claims

1.一种通过在基片上沉积有机层来制造有机电致发光器件的方法，其特征在于，

有机层包括了插入于设置在基片上的阳极层与发光层之间的空穴传输层；以及，

沉积空穴传输层，以便充分覆盖粘结在阳极层上的异质颗粒，并在该层上沉积发光层。

2.根据权利要求1所述的制造有机电致发光器件的方法，其特征在于，有机层沉积的厚度是通过获得处于用于沉积有机层的系统中的异质颗粒的颗粒尺寸分布来确定的。

3.根据权利要求1所述的制造有机电致发光器件的方法，其特征在于，有机层沉积的厚度是通过测量所制造的有机电致发光屏的熄灭像素的数量来确定的。

4.根据权利要求1所述的制造有机电致发光器件的方法，其特征在于，空穴传输层的厚度为1300埃或以上。

5.根据权利要求2所述的制造有机电致发光器件的方法，其特征在于，空穴传输层的厚度为1300埃或以上。

6.根据权利要求3所述的制造有机电致发光器件的方法，其特征在于，空穴传输层的厚度为1300埃或以上。

7.根据权利要求1所述的制造有机电致发光器件的方法，其特征在于，空穴传输层的厚度为1700埃或以上。

8.根据权利要求2所述的制造有机电致发光器件的方法，其特征在于，空穴传输层的厚度为1700埃或以上。

9.根据权利要求3所述的制造有机电致发光器件的方法，其特征在于，空穴传输层的厚度为1700埃或以上。