CN1668156A

CN1668156A - 电致发光器件与有机电致发光显示器

Info

Publication number: CN1668156A
Application number: CNA2005100043313A
Authority: CN
Inventors: A·厄里格; K·诺特; T·施拉德
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2005-09-14
Also published as: US20050200276A1; JP4272145B2; JP2005259679A

Abstract

一种高效及具有改进耐用性的有机电致发光器件和显示器。将由聚硅氧烷、氟化碳氢化合物及/或其衍生物所形成的层配置于阳极与空穴注入层/空穴传输层之间，从而改进该有机电致发光器件的耐用性。

Description

电致发光器件与有机电致发光显示器

有关申请的相互参照

[0001]本申请已要求2004年3月11日提交的欧洲专利申请No.04090103.5及2004年7月12日提交的韩国专利申请No.10-2004-0053870的优先权和权益，因此将它们综合引入作为用于所有目的的参考。

发明背景

发明领域

[0002]本发明涉及电致发光(EL)器件及具有该器件的显示器，而更具体地，则涉及一种EL器件以及一种有改进耐用性的有机EL显示器。

背景技术

[0003]通常，有机发光器件的基本原理是电致发光。将电子和空穴注入半导体材料，在哪里它们复合、变成电中性，并且激发可回复至基态而发生的分子。有机发光器件(LEDs)可分为小分子有机LEDs(SM-OLEDs)和聚合物有机LEDs(PLEDs)。

[0004]有效地工作的有机EL器件，具有高的电子和空穴传导率，以及高的可用每个注入载流子之发光量表示的发光效率。有机EL器件可由多层构成以改进其效率。

[0005]Heitecker等人在Applied Physics Letters Vol.82 No 23(2003-06-09)pp.4178中披露，在SM-OLED和pLED中使用聚(亚乙二氧基噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PDOT：PSS)作为空穴传输材料或空穴传输层(HTL)。HTL使阳极平滑并便利空穴注入。阳极可由铟锡氧化物(ITO)构成，而HTL则可通过离心敷涂、喷墨印刷或其它方法在它们上面进行淀积。HTL可改善有机EL器件的效率，它降低有机EL器件及/或有机EL显示器的功率耗散。

[0006]但是，在有机EL器件中使用HTL可使该器件的耐用性降低。例如，Linke等人在Mat.Res.Symp.Proc vol.710(2002)pp.239中披露，作为pLED之杂质的铟，与电子-空穴对的辐射复合相比，增加了电子-空穴对的非辐射复合。来自阳极的ITO可能是此污染物的来源。既然是这样，酸性的HTL便诱发同该阳极的化学反应，致使铟向发光层材料辐射、扩散及/或移动。

[0007]Chna等人在Applied Physics Letters Vol.82 No.6(2002-08-05)pp.1119-1121中披露，具有ITO/聚对亚苯基二甲基/PDOT：PSS/Ph-PPV/聚对亚苯基二甲基/CA/Al结构的有机EL器件。可将聚对亚苯基二甲基层置于阳极(即ITO)与HTL(即PDOT：PSS)之间。该聚对亚苯基二甲基层使发光层(即Ph-PPV)平滑并起阳极的作用。应当使表示电流传导率增加区域之过热点的产生减少。

[0008]美国专利Nos.4,954,528、5,643,658和5,476,725披露，处于有机EL器件中，在HTL与阳极之间的碳化硅层、氧化硅层及氧化钽层。

[0009]美国专利申请出版物No.2003/0025445 A2，转让给本发明受让人的Samsung SDI，披露使用一种分子式R₁R₂MR₃R₄的金属有机化合物，式中“M”为一种金属，选自Ti、Pt及属于3至5周期的3B和4B族金属，而R_1-4则代表硅的有机化合物。可将此金属有机化合物置于ITO阳极与HTL之间或发光层与HTL之间。然而，这样一种中间层或许未提供防止HTL之酸浸蚀以及机械稳定度的所希望的密封完整性，因此它可能不能令人满意地改进有机EL器件的耐用性。

[0010]国际专利申请出版物WO 02/093662 A1披露，在OLED的ITO层上，作为介电中间层的有机硅烷薄层。为产生此有机硅烷薄层，使ITO层的表面暴露于液体或蒸气有机硅烷附着促进剂中，并通过氧等离子体或包含氧自由基的气体放电来使之氧化。因此可形成一介电薄层，由此改善电荷自ITO层至OLED的注入以及改善该器件的效率。但是，HTL对ITO层的酸浸蚀却不能防止。

[0011]每种包括HTL以改善空穴传导率的上述有机EL器件可能具有短的寿命。

发明概述

[0012]本发明提供具有HTL或HIL的有机EL器件以及有该器件的耐用性改进的显示器。

[0013]本发明的附加特点将在随后的叙述中列出，并且这些特点自该叙述中部分地将是显而易见的，或者可通过对本发明的实施来弄清楚。

[0014]本发明披露一种有机电致发光器件，包括衬底、装在该衬底上的阳极、装在该阳极上的阳极保护层、装在该阳极保护层上的空穴备用层、装在该空穴备用层上的有机发光层以及装在该有机发光层上的阴极。空穴备用层包括空穴注入层或空穴传输层，而阳极保护层则包括选自氟化聚硅氧烷、氟化烃类及其任何衍生物的一种或多种化合物。

[0015]本发明也披露一种包括上述之有机电致发光器件的有机电致发光显示器。

[0016]本发明还披露一种有机电致发光显示器，包括衬底、在该衬底上形成的显示区及供密封该显示区的密封部件。在显示区内形成不止一个像素，而每一个像素包括阳极、装在该阳极上的阳极保护层、装在该阳极保护层上的包括空穴注入层或HTL的空穴备用层、装在该空穴备用层上的有机发光层以及装在该有机发光层上的阴极。该阳极保护层包括选自氟化聚硅氧烷、氟化碳氢化合物及其任何衍生物的一种或多种化合物。

[0017]应当理解，以上的综述及以下的详述均是示范和解释性的，并且意在用来对本发明如权利要求记载的提供进一步的说明。

附图简述

[0018]为进一步理解本发明所包括并结合而构成本说明书一部分的附图，图解说明本发明的实施方案以及连同叙述一道起解释本发明之原理的作用。

[0019]图1为本发明示范实施方案之有机EL器件的截面图。

[0020]图2是显示形成由聚硅氧烷构成之阳极保护层的反应的示意图。

[0021]图3是显示由多个聚硅氧烷层构成之阳极保护层的示意图。

[0022]图4A为本发明示范实施方案之有机EL显示器的透视图。

[0023]图4B为沿I-I线切开的图4A的截面图。

[0024]图4C为图4B之A所指部分该有机EL显示器的放大图。

[0025]图4D为图4C之B所指部分该有机EL显示器的放大图。

说明性实施方案详述

[0026]现在将参照显示本发明示范实施方案的附图对本发明更充分地加以描述。

[0027]图1是本发明示范实施方案之有机EL器件的截面图。关于图1，阳极2安装在衬底1的表面上，它可为玻璃。可在阳极2上安装由氟化碳氢化合物及/或氟化聚硅氧烷或其衍生物形成的阳极保护层6。空穴备用层3，它包括空穴传输层(HTL)或空穴注入层(HIL)，以供改善空穴注入及/或空穴传输，则可安装在该阳极保护层6上。如果该空穴备用层包括两个层，那么可把HIL置于HTL与阳极保护层6之间。在HTL3的表面上可安装发光聚合物层4，而阴极5，它可包括不止一层，则能安装在该发光聚合物层4的表面上。

[0028]现在将详述图1所示之有机EL器件的制造方法。

[0029]可在可由硼硅酸盐玻璃构成的衬底1上敷涂180nm厚ITO阳极2。为了有机EL器件具有2mm²的发光表面积，可通过在衬底1的中央配置2mm宽的ITO带来构成阳极2。衬底1可用异丙醇超声浴清洁5分钟，并在氮气流中进行干燥。此衬底1也可作UV臭氧处理约10分钟。

[0030]然后形成聚硅氧烷层(即阳极保护层6)。为此目的，通过搅拌96％乙醇5分钟而形成10％重量的十七氟代-1，1，2，2-四氢化癸基-二甲基氯硅烷。可将具有阳极2的衬底1浸泡到上述溶液中，并搅拌5分钟。然后，使衬底1在空气中干燥，并且使该具有阳极2及其上形成阳极保护层6的衬底1，在温度为160℃的加热板上干燥30分钟。

[0031]阳极保护层6也可由聚四氟乙烯层构成。此时，可将具有阳极2的衬底1放入一微波等离子体装置。然后可把流速为200ml/min的C₃F₈气体注入压力为200Pa的反应室，并可应用200W的等离子体功率来产生聚四氟乙烯。通过使用阳罩式掩膜于是便可将聚四氟乙烯淀积到该衬底中央的2mm²区域上。

[0032]因此，可通过淀积聚四氟乙烯来形成2nm厚的阳极保护层6。可使用其它氟化的气体，诸如C₃F₆或C₂F₄代替C₃F₈气体。阳极保护层6的厚度可在0.1nm至50nm之内变动。

[0033]接着，通过离心敷涂LVW 142，它为Bayer AG所制的Baytron P^，可形成作为空穴备用层3的50nm厚HTL层，并在200℃温度于氮气氛中干燥它10分钟。此HTL的厚度可在30nm至150nm内变动。

[0034]接着，可通过在氮气氛下的旋涂，使用按1重量分无水二甲苯，来淀积70nm厚发光聚合物层4，包括SCB11，它为Dow Chemical所制的Dow Lumination^，然后在加热板上在110℃的温度干燥10分钟。发光聚合物层4的厚度可在50nm至150nm之间变动。

[0035]然后在氮气氛下，将该衬底转移至一真空设备。通过对覆盖在该衬底中央的阳极2的2mm²的阴极5进行气相淀积，使之热淀积1nm厚氟化锂、10nm厚钙和500nm厚铝层。可在阴极5上形成一表面以供与外部电源连接。

[0036]然后可用环氧树脂粘合剂将该衬底密封于玻璃板内，以防止氧和湿气渗入有机EL器件。借助在阳极2与阴极5之间施加3至4V电压，可测试该器件的运作。

[0037]阳极保护层6可减少阳极2上之HTL 3的酸浸蚀。又，聚硅氧烷或氟化烃类化合物阳极保护层6，可对质子起扩散阻挡层的作用。此外该阳极保护层6，可对金属阳离子比如铟起扩散阻挡层的作用，并防止金属阳离子扩散及/或迁移至发光聚合物层4，从而降低由金属阳离子引起的对发光聚合物层4的损害并提高该器件的耐用性。

[0038]图2给出聚硅氧烷与由聚硅氧烷所形成之阳极保护层6的缩合反应。关于图2，聚硅氧烷和氟化烷基支链借助使用薄层可用来引发排斥水的功能以及形成阳极保护层6，而不影响该有机EL器件的电或光特性。在该阳极2与聚硅氧烷间的反应之后，硅氧烷通过共价键可形成对质子以及金属阳离子的扩散阻挡层。

[0039]图3显示阳极保护层6，它可由多个聚硅氧烷层形成，以更好地执行对质子及金属阳离子的扩散阻挡。

[0040]虽然上面描述了无源矩阵(PM)有机EL器件，本发明并非局限于此。

[0041]图4A、图4B、图4C和图4D给出本发明示范实施方案的有源矩阵(AM)有机EL显示器。图4A和图4B分别是该EL显示器的透视图以及图4A沿I-I线切开的截面图。显示区200可在衬底110上形成。平行驱动电路单元500，它将电信号施加于显示区200，和终端单元700，它向与自该显示区200输入与输出电信号，可在衬底110至少一个面上形成。

[0042]显示区200可用密封部件密封。在此本发明示范实施方案中，如图4A中所示使用密封衬底400；但是，此密封部件可由一种密封层或另外的密封材料构成。衬底110和密封衬底400将显示区200密封在围绕显示区200所形成的密封区300内。如图4B所示，可在密封区300至少一部分上装配吸湿剂材料420，以供去除进入密封区300的湿气。在此本发明示范实施方案中，吸湿剂材料420为胶带，因此可被附着到密封衬底400的一个表面上。吸湿剂材料420的形状和位置可以变化。

[0043]图4C是显示区200显示由图4B中标记字母A所指显示区200之像素的截面图。关于图4C，半导体活性层130在衬底110表面上所形成的缓冲层120上形成。该半导体活性层130可为一非晶或多晶硅层。该半导体活性层130包括通道、源及漏区，而源及漏区可掺杂以N⁺型或P⁺型掺杂剂。此半导体活性层可由有机半导体构成。

[0044]栅电极150于栅极绝缘层140上、在相当该半导体活性层130之通道区位置处形成。此栅电极150可由MoW和Al/Cu构成。

[0045]栅极绝缘层140使栅电极150同半导体活性层130绝缘。在栅极150和栅极绝缘层140上形成一绝缘夹层160，它可包括单个层或多个层，并在其上形成源/漏电极170a和170b。源/漏电极170a和170b可包括Mo或Al。换言之，源/漏电极170a和170b可由MoW或Mo/Al构成。又，可将此源/漏电极170a和170b进行热处理以对半导体活性层130产生充分的欧姆接触。

[0046]绝缘层180包括至少两个层，诸如供平面化钝化层180a的平面化层180b及/或下面的薄膜半导体层。钝化层180a可由无机材料构成，例如SiN_x和SiO₂，而平面化层180b则可由有机材料构成，例如苯并环丁烯(BCB)或丙烯。在绝缘层180中形成通孔181以暴露出源电极170a或漏电极170b。在图4C中，通孔181暴露出漏电极170b。

[0047]阳极190作为像素电极可在绝缘层180的表面上形成。此阳极190可包括导电氧化物，如ITO。阳极保护层191可在一部分连接随后构成之有机EL单元的阳极190上形成。形成此阳极保护层191的成分及方法与图1所示的阳极保护层6的相同。

[0048]在形成阳极保护层191之后，可形成限定像素的像素限定层192，并可在由像素限定层192中之开口所暴露出的阳极保护层191表面上，配置有机EL单元193，包括发光层193C。图4D为显示图4C之B区的放大截面图。关于图4D，有机EL单元193可包括HTL 193a、HTL 193b、发光层193C、电子传输层193d以及电子注入层193e。图4D所示之有机EL单元193的结构可以变化。例如，像图1中的情况，该有机EL单元193可包括HIL、HTL或者HIL和HTL。

[0049]阴极194可在有机EL单元193上形成，并且它可以包括不止一个层。关于图4D，该阴极194包括作为碱金属氟化物层的LiF层194a、Ca层194b以及Al层194c。但是，此阴极194的成分可以变化。

[0050]这里所述的示范实施方案AM有机EL显示器为背面显示器。然而，本发明也可用于正面显示器，包括由Al/ITO构成的反射阳极及由Mg：Ag与透明导电氧化物构成的阴极。另外，本发明还可用于既是正面又是背面发射显示的显示器。

[0051]对于本领域的技术人员，显然可在本发明之内作出各种改进和变动，而不偏离本发明的精神和范围。本发明打算包括在所附权利要求及其同等物的范围之内的对本发明的改进和变动。

Claims

1.一种有机电致发光(EL)器件，包括：

衬底；

装在该衬底上的阳极；

装在该阳极上的阳极保护层；

装在该阳极保护层上的空穴备用层；

装在该空穴备用层上的有机发光层；以及

装在该有机发光层上的阴极，

其中该空穴备用层包括空穴注入层或空穴传输层(HTL)，

其中该阳极保护层包含选自氟化聚硅氧烷、氟化烃类及其任何衍生物的一种或多种化合物。

2.权利要求1的有机EL器件，其中该阳极保护层包含由共价键连接的氟化聚硅氧烷。

3.权利要求1的有机EL器件，其中该阳极保护层包含氟化烃类化合物，其包括聚四氟乙烯。

4.权利要求1的有机EL器件，其中该阳极保护层包含氟化聚硅氧烷，其是借助十七氟代-1，1，2，2-四氢化癸基-二甲基氯硅烷来制造。

5.权利要求1的有机EL器件，其中该阳极保护层有多个包含氟化聚硅氧烷的层。

6.权利要求1的有机EL器件，其中该阳极保护层的厚度在0.1nm至50nm之间变动。

7.权利要求1的有机EL器件，其中该HTL由聚苯胺(PANI)或聚(亚乙基二氧-噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PDOT:PSS)构成。

8.权利要求7的有机EL器件，其中该HTL的厚度在30nm至150nm之间变动。

9.权利要求1的有机EL器件，其中该阳极包括铟-锡氧化物(ITO)。

10.权利要求1的有机EL器件，其中该有机发光层包括一种以上的poly(phenylenvinylenes)和多芴。

11.权利要求10的有机EL器件，其中该有机发光层的厚度在50nm至120nm之间变动。

12.权利要求1的有机EL器件，其中该阴极包括：

由钙形成的第一阴极层；以及

由铝形成的并配置在第一阴极层上的第二阴极层。

13.权利要求12的有机EL器件，其中第一阴极层为10nm厚而第二阴极层为500nm厚。

14.权利要求1的有机EL器件，还包括一置于该有机发光层与该阴极之间的层，其中该层包含碱金属氟化物和/或碱土金属氟化物。

15.权利要求14的有机EL器件，其中该层构成部分阴极。

16.权利要求15的有机EL器件，其中该碱金属氟化物为氟化锂。

17.权利要求1的有机EL器件，还包括一密封部件。

18.一种有机电致发光器件，包括：

阳极；

装在该阳极上的阳极保护层；

装在该阳极保护层上的空穴传输层；

装在该空穴传输层上的有机发光层；以及

装在该有机发光层上的阴极，

19.一种有机电致发光(EL)显示器，包括：

衬底；

在该衬底上形成的显示区；以及

供密封该显示区的密封部件，

其中在该显示区内形成一个以上像素，而

其中每个像素包括：

阳极；

装在该阳极上的阳极保护层；

装在该阳极保护层上的空穴备用层，其包括空穴注入层或空穴传输层；

装在该空穴备用层上的有机发光层；以及

装在该有机发光层上的阴极，

20.权利要求19的有机EL显示器，其中该阳极保护层包含由共价键连接的氟化聚硅氧烷。

21.权利要求19的有机EL显示器，其中该阳极保护层包含氟化烃类化合物，其包括聚四氟乙烯。

22.权利要求19的有机EL显示器，其中该阳极保护层包含氟化聚硅氧烷，其是借助十七氟代-1，1，2，2-四氢化癸基-二甲基氯硅烷来制造。

23.权利要求19的有机EL显示器，其中该阳极保护层包括多个包含氟化聚硅氧烷的层。