TWI791885B - 發光裝置及使用該發光裝置的透明顯示裝置 - Google Patents

發光裝置及使用該發光裝置的透明顯示裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI791885B
TWI791885B TW108130679A TW108130679A TWI791885B TW I791885 B TWI791885 B TW I791885B TW 108130679 A TW108130679 A TW 108130679A TW 108130679 A TW108130679 A TW 108130679A TW I791885 B TWI791885 B TW I791885B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
cathode
metal
light
electron transport
transport layer
Prior art date
Application number
TW108130679A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202013714A (zh
Inventor
金財鉉
朴銀貞
金錫顯
金官洙
Original Assignee
南韓商Ｌｇ顯示器股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 南韓商Ｌｇ顯示器股份有限公司 filed Critical 南韓商Ｌｇ顯示器股份有限公司
Publication of TW202013714A publication Critical patent/TW202013714A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI791885B publication Critical patent/TWI791885B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/82—Cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H10K50/165—Electron transporting layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/405—Reflective materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/42—Transparent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/865—Intermediate layers comprising a mixture of materials of the adjoining active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers
    • H10K50/171—Electron injection layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/805—Electrodes
    • H10K59/8052—Cathodes
    • H10K59/80524—Transparent cathodes, e.g. comprising thin metal layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/622—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing four rings, e.g. pyrene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/623—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing five rings, e.g. pentacene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/624—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing six or more rings
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/351—Thickness
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/805—Electrodes
    • H10K59/8051—Anodes
    • H10K59/80518—Reflective anodes, e.g. ITO combined with thick metallic layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Illuminated Signs And Luminous Advertising (AREA)

Abstract

本發明揭露一種發光裝置及一種使用該發光裝置的透明顯示裝置，其中，藉由增加陰極與接觸該陰極的兩個表面的有機層之間的鍵結力，使該發光裝置具有提高的可靠性。

Description

發光裝置及使用該發光裝置的透明顯示裝置
本發明涉及一種發光裝置，且具體地說，涉及一種發光裝置，在該發光裝置中，接觸陰極的兩個表面的有機層包含具有孤對電子的有機化合物，以增加在陰極與有機層之間的介面處的鍵結力，從而增進可靠性；以及一種使用該發光裝置的透明顯示裝置。
隨著最近我們已經進入了資訊時代，在視覺上顯示電子資訊信號的顯示器的領域已經迅速發展，並且為了滿足這樣的發展，具有諸如薄型、輕量、和低功耗的優異性能的各種平板顯示裝置正在開發中，並且正迅速地取代傳統的陰極射線管(cathode ray tubes,CRT)。
作為平板顯示裝置的示例，有液晶顯示(liquid crystal display,LCD)裝置、電漿顯示面板(plasma display panel,PDP)裝置、場發射顯示(field emission display,FED)裝置、有機發光二極體(organic light emitting diode,OLED)顯示裝置、量子點(quantum dot)顯示裝置等。
其中，不需要單獨的光源並且可以實現緊密且清晰的彩色顯示的自發光顯示裝置，諸如有機發光二極體顯示裝置和量子點顯示裝置，被認為是競爭性的裝置(competitive application)。
自發光顯示裝置包含佈置在基板上的複數個子像素，並且每一個子像素包含：具有彼此相對設置的陽極和陰極的發光二極體、以及設置在陽極與陰極之間的發光層。
由於自發光顯示裝置使用由發光二極體發射的光來顯示影像，因此重要的是有效地使用從發光二極體提取的光量。因此，為了提高透光率，已 經進行了努力以減小位於發光方向上的陰極的厚度並增加陰極和與其相鄰的元件的可靠性，從而使顯示裝置的性能穩定。
在現在所使用的頂部發光結構中，發光裝置的陽極包含反射性金屬(reflective metal)，並且發光裝置的陰極包含半透射式金屬(transflective metal)。因此，來自位於陽極與陰極之間的發光層的光被反射陽極反射，並在陽極與陰極之間共振複數次，並且根據陽極與陰極之間的距離發出特定波長的光。在這樣的結構中，為了進一步提高傳輸效率，努力減小陰極的厚度。然而，由於如果沉積用作陰極且具有半透射性的單一金屬，則金屬粒子聚集並且因此降低了表面均勻性，因此主要使用這種金屬的合金。然而，為了達到薄膜的均勻性和高溫的穩定性，很難將由單一金屬形成的陰極和由金屬合金形成的陰極兩者的厚度減小至指定程度或更小。
尤其是，在具有發光區域又具有透光區域的顯示裝置中，陰極應該由發光區域和透光區域共享，因此，透光率由於留在透光區域中的陰極而明顯地降低。
因此，本發明涉及一種發光裝置，其控制接觸陰極的有機層，以改善陰極與有機層之間的介面處的鍵結力，並且因此減少陰極和使用該陰極的透明顯示裝置的厚度，其基本上消除了由於先前技術的侷限性和缺點而引起的一個以上的問題。
本發明的一個目的是提供一種發光裝置，其包含陰極電極以及由包含大量孤對電子的有機化合物形成的有機層，因此即使在高溫下也可以防止金屬粒子在陰極中聚集並確保可靠性。
本發明的另一個目的是提供一種使用發光裝置的透明顯示裝置，其確保陰極的可靠性，並因此可以減小陰極的厚度並提高陰極的透射率。
本發明的其他優點、目的和特徵將在以下的描述中部分地闡述，並且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，在閱讀以下內容後部分將會變得顯而易見，或者可以從本發明的實踐中得知。透過在說明書及其申請專利範圍以及附圖中特別指出的結構，可以實現和得知本發明的目的和其他優點。
為了實現這些目的和其他優點，並且根據本發明的目的，如在本文中具體實施和廣泛描述，一種發光裝置包括：一陽極和一陰極，彼此相對地設置；一發光層，位於該陽極與該陰極之間；以及一電子傳輸層，位於該發光層與該陰極之間，並且包含一第一成分和一第二成分，該第一成分包含具有帶孤對電子的原子的一雜環化合物(heterocyclic compound)，該第二成分包含一電子注入金屬和一電子注入金屬化合物中的至少一種，且該第二成分的含量低於該第一成分的含量。該等帶孤對電子的原子可以與構成該陰極的一金屬成分鍵結。
該發光裝置可以進一步包括一第一有機層，該第一有機層包含該第一成分並且設置在該陰極的一個表面上，該表面與在其上設置有該電子傳輸層的該陰極的另一個表面相對。
該電子傳輸層和該第一有機層可以分別接觸該陰極的下表面和上表面。
在該電子傳輸層中的該等帶孤對電子的原子與構成該陰極的該金屬成分之間的鍵結可以在該電子傳輸層與該陰極之間沿著該電子傳輸層的一上表面水平連續地形成。
在該第一有機層中的該等帶孤對電子的原子和構成該陰極的該金屬成分之間的鍵結可以在該第一有機層與該陰極之間沿著該陰極的上表面形成。
在該陰極與電子傳輸層之間的一介面處，可以透過將該等帶孤對電子的原子與構成該陰極的該金屬成分之間的鍵結的水平連續地排列來形成一鍵結層，並且構成該陰極的該金屬成分的粒子可以在該鍵結層上排列為一層狀結構。
該陰極可以包含半透射式金屬和半透射式金屬合金中的一種。
該陰極可以進一步包含過渡金屬。
該電子傳輸層的該電子注入金屬可以是選自由過渡金屬、鹼金屬、和鹼土金屬組成的群組中的一種。
該電子傳輸層的該電子注入金屬化合物可以是喹啉鋰(lithium quinoline)。
該第一有機層可以進一步包含過渡金屬。
該陰極可以具有100Å或更小的厚度。
在本發明的另一個態樣中，一種透明顯示裝置包括：一基板，分為一發光區域和一透光區域；以及一發光裝置，該發光裝置包含：彼此相對地設置的一陽極和一陰極、位於該陽極與該陰極之間一發光層、以及位於該發光層與該陰極之間的一電子傳輸層，並且該電子傳輸層包含一第一成分和一第二成分，其中，該第一成分包含具有帶孤對電子的原子的一雜環化合物(heterocyclic compound)，該第二成分包含一電子注入金屬和一電子注入金屬化合物中的至少一種，且該第二成分的含量低於該第一成分的含量，該等帶孤對電子的原子與構成該陰極的一金屬成分鍵結。
該透明顯示裝置可以進一步包括設置在該陽極與該發光層之間的一第二有機層。
該第二有機層可以設置為遍及該發光區域和該透光區域。
該發光裝置的上述構造可以應用於該透明顯示裝置。
應當理解的是，本發明的前述一般描述和以下詳細描述都是示例性和說明性的，並且旨在提供對所要求保護的本發明的進一步解釋。
110‧‧‧陽極
120‧‧‧電洞傳輸層
130‧‧‧發光層
131‧‧‧發光層、第一發光層
132‧‧‧發光層、第二發光層
133‧‧‧發光層、第三發光層
140‧‧‧電子傳輸層
150‧‧‧陰極
151a‧‧‧氣態的第一金屬粒子
151b‧‧‧液態的第一金屬粒子
151c‧‧‧第二金屬粒子
151‧‧‧粒子
160‧‧‧第一有機層
241‧‧‧電子傳輸層
242‧‧‧電子傳輸層
243‧‧‧電子傳輸層
244‧‧‧電子傳輸層
250‧‧‧陰極
251‧‧‧陰極
261‧‧‧第一有機層
262‧‧‧第一有機層
263‧‧‧第一有機層
264‧‧‧第一有機層
C1‧‧‧第一成分
EA‧‧‧發光區域
MC‧‧‧金屬化合物
M‧‧‧金屬
TA‧‧‧透光區域
附圖被包含在本文內以提供對本發明的進一步理解，並且被併入並構成本申請案的一部分，附圖示出了本發明的實施例，並且與說明書一起用於解釋本發明的原理。在圖式中：
圖1為說明本發明的發光裝置的剖面圖。
圖2為說明圖1的陰極以及位於陰極上方和下方的有機層的立體圖。
圖3為表示帶孤對電子的原子與構成陰極的金屬成分或第二成分之間的鍵結的化學式的模型圖，其中，該等帶孤對電子的原子包含在形成位於圖2之陰極的上方和下方的有機層的化合物中。
圖4為說明圖2所示之帶孤對電子的原子與構成陰極的金屬成分或第二成分之間的鍵結、以及第二成分與構成陰極的金屬成分之間的鍵結的示意圖。
圖5為說明在電子傳輸層上構成陰極的原理的視圖。
圖6A為表示在室溫下儲存和高溫下儲存時，由單一金屬形成的陰極薄膜的透射率根據波長變化的曲線圖。
圖6B為表示當在高溫下儲存時，在沒有孤對電子的電子傳輸層上形成由合金形成的陰極薄膜的結構的電壓-電流密度特性的變化的圖。
圖7A為表示經過250小時後，在由沒有孤對電子的單一化合物形成的電子傳輸層上形成的單一Ag薄膜的表面變化的掃描電子顯微照片(SEM)。
圖7B為表示經過250小時後，在由沒有孤對電子的雙重化合物形成的電子傳輸層上形成的單一Ag薄膜的表面變化的掃描電子顯微照片(SEM)。
圖8A為表示經過250小時後，在由具有孤對電子的單一化合物形成的電子傳輸層上形成的單一Ag薄膜的表面變化的掃描電子顯微照片(SEM)。
圖8B為表示經過250小時後，在由包含具有孤對電子的有機化合物和喹啉鋰(Liq)的雙重化合物形成的電子傳輸層上形成的單一Ag薄膜的表面變化的掃描電子顯微鏡照片(SEM)。
圖9A和圖9B為表示在經過500小時後，在由沒有孤對電子的單一化合物形成的電子傳輸層上，由AgMg合金薄膜形成的陰極的表面變化的掃描電子顯微照片(SEM)。
圖10A和圖10B為表示經過500小時後，在由摻雜有鐿(Yb)之具有孤對電子的有機化合物形成的電子傳輸層上，由AgMg合金薄膜形成的陰極的表面變化的掃描電子顯微照片(SEM)。
圖11A和圖11B為表示圖9A和圖10A之陰極的透光率根據波長變化的曲線圖。
圖12A至圖12C為示例性地示出應用於測試6的電子傳輸層和合金陰極的各種堆疊結構的剖面圖。
圖13A至圖13C為表示圖12A至圖12C之各個堆疊結構的電壓-電流密度特性的曲線圖。
圖14A至圖14H為示出根據本發明各個實施例之陰極和與陰極接觸的有機層的堆疊結構的剖面圖。
圖15為表示圖14D的堆疊結構以及具有由喹啉鋰和第一成分形成的電子傳輸層的堆疊結構的電壓-電流密度特性的曲線圖。
圖16為根據本發明的透明顯示裝置的剖面圖。
現在將詳細參考本發明的較佳實施例，其示例在附圖中示出。然而，本發明可以以許多替代形式實施，並且不應被解釋為限於本文闡述的實施例，並且提供本發明的實施例僅是為了完全揭露本發明並且將本發明的範疇完全告知所屬技術領域中具有通常知識者。此外，在本發明的實施例的以下描述中使用的元件的名稱是考慮到易於編寫說明書來選擇，因此可能與實際產品的部件的名稱不同。
揭露在附圖中之用於描述本發明的實施方式的形狀、尺寸、比率、角度、數量等僅是示例性的，並不會限制本發明。在以下對實施例和附圖的描述中，即使相同或相似的元件顯示在不同的圖式中，其也由相同的元件符號表示。在本發明的實施例的以下描述中，當可能使本發明的主題不清楚時，將省略併入本文的已知功能和配置的詳細描述。在實施例的以下描述中，術語「包括」、「具有」、「由...組成」等將被解釋為表示說明書中所述的一個以上的其他特徵、數字、步驟、操作、元件或部件，或其組合的存在，並且除非使用術語「僅」，否則並不排除特徵、數字、步驟、操作、元件、或部件，或其組合的存在，或者添加它們的可能性。將理解的是，除非另外說明，否則一元件的單數表示方式包含該元件的複數表示方式。
在解釋包含在本發明的各個實施例中的元件時，將解釋為即使沒有明確的描述，這些元件也包含誤差範圍。
在以下的實施例描述中，將理解的是，當表達位置關係時，例如，當一個元件在另一個元件「之上」、「上方」、「之下」、「旁邊」等時，除非使用術語「僅」或「直接」，否則這兩個元件可以彼此直接地接觸，或者可以在這兩個元件之間插入一個以上的其他元件。
在以下的實施例描述中，將理解的是，當表達時間關係時，例如，表達事件序列的術語，諸如「之後」、「隨後」、「接下來」、或「之前」，除非使用術語「正好」或「直接」，否則該些事件之間可以包含事件之間的連續關係或事件之間的不連續關係。
在以下的實施例描述中，將理解的是，當術語「第一」、「第二」等用於描述各種元件時，這些術語僅用於區分相同或相似的元件。因此，除非另外說明，否則在本發明的技術範疇內，由術語「第一」修飾的元件可以與由術語「第二」修飾的元件相同。
本發明各種實施例的特徵可以部分或全部彼此連接或組合，並且在技術上不同地驅動和彼此連鎖，並且各個實施例可以獨立地實現或彼此結合地實現。
圖1為說明本發明的發光裝置的剖面圖；以及圖2為說明圖1之陰極以及位於陰極上方和下方的有機層的立體圖。本發明的實施例不限於發光裝置，還可以包含其他諸如電子裝置的實施例，其可以包含發光裝置、太陽能電池、電池、或包含電極(例如，陰極)和有機層的任何類型的電子裝置。
如在圖1中示例性示出，根據本發明一實施例的發光裝置包括：陽極110和陰極150，彼此相對地設置；發光層130，位於陽極110與陰極150之間；以及電子傳輸層140，位於發光層130與陰極150之間，並且包含第一成分和第二成分，該第一成分包含具有帶孤對電子的原子的雜環化合物C1，該第二成分包含電子注入金屬M和電子注入金屬化合物MC中的至少一種，且該第二成分的含量比該第一成分的含量低(例如，第二成分的體積可以小於第一成分的體積)，該等帶孤對電子的原子與構成陰極150的金屬成分鍵結。陰極150可以包含金屬成分。陰極的金屬成分可以包含半透射式金屬或半透射式金屬合金中的一種。陰極150可以進一步包含過渡金屬。
電子傳輸層140包含低含量之具有電子注入特性的第二成分(電子注入金屬M或電子注入金屬化合物MC)的摻雜劑，因此可以省略在電子傳輸層140與陰極150之間的附加電子注入層的形成，並且電子傳輸層140直接接觸陰極150。
此處，電子傳輸層140包含大量，即，含有帶孤對電子的原子的第一成分C1的主體含量，因此，該等孤對電子直接鍵結至構成陰極150的金屬成分。因此，即使在惡劣的高溫條件下，由於陰極150的金屬成分與在電子傳輸層140的帶孤對電子的原子之間的鍵結，也可以防止陰極150中的金屬成分的金屬粒子聚集。
此處，在電子傳輸層140中包含第一成分C1的主體含量指的是，電子傳輸層140中的第一成分C1用作主要成分，而且電子傳輸層140中的第一成分的含量為電子傳輸層140的總體積的50%以上，尤其是80%以上，並且，透過如此高的第一成分含量，第一成分C1可以在電子傳輸層140與陰極150之間的介面處與構成陰極150的金屬成分均勻地反應。
第一成分C1可以是使用氮作為帶孤對電子的原子的雜環有機化合物中的一種，如以下化學式1至4所示。
[化學式1]
Figure 108130679-A0202-12-0008-1
[化學式2]
Figure 108130679-A0202-12-0008-2
[化學式3]
Figure 108130679-A0202-12-0008-3
[化學式4]
Figure 108130679-A0202-12-0009-4
上述化學式1至4表示的化合物僅是第一成分C1的示例，並且可以使用包含大量孤對電子並因此與金屬具有優異鍵結力的其他雜環有機化合物作為第一成分C1。
第一成分C1包含一個以上的每三個共軛碳環具有孤對電子的雜原子(hetero atoms)，並且該等雜原子可以是例如氮原子、氧原子、硫原子等。
此外，第二成分M或MC是具有電子注入性能的成分，並且可以包含諸如過渡金屬、鹼金屬、鹼土金屬等的金屬。儘管在以下測試示例中，鐿(Yb)用作過渡金屬，鋰(Li)用作鹼金屬，並且鈣(Ca)用作鹼土金屬，但第二成分不限於此，並且可以採用選自上述金屬系中的一種。
此外，具有電子注入性能的金屬化合物可以藉由將上述金屬與諸如喹啉(quinoline)的有機化合物結合來形成。例如，喹啉鋰(Liq)可以是代表性的金屬化合物。
參照圖2，將描述電子傳輸層140中的鍵結。電子傳輸層140包含雜環化合物，該雜環化合物包含帶孤對電子的氮原子作為第一成分C1，並且在此，氮原子取代苯環的一些碳位。此外，電子傳輸層140包含鐿(Yb)，亦即，過渡金屬成分，作為第二成分。
在這種情況下，具有電子注入性能用作根據孤對電子的排列而週期性形成的第二成分的鐿(Yb)可以透過與陰極150中的銀(Ag)的金屬鍵結，在電子傳輸層140的表面上方或直接在電子傳輸層140的表面上均勻地形成，以具有最小厚度。此外，沒有鍵結至過渡金屬(Yb)的孤對電子直接鍵結至陰極150的金屬成分(Ag)，因此可防止陰極150在高溫下熔化和聚集。作為參考，主要包含在陰極150中以在頂部發光類型中表現出半透射性質的銀(Ag)具有光學上優異的半透射性，但是如果單獨使用銀(Ag)，則銀(Ag)粒子傾向於聚集，因此，為了防止這種聚集，使用包含Mg的銀(Ag)合金來形成陰極150。 在根據本發明的發光裝置中，即使陰極150僅由銀(Ag)形成，也可以透過帶孤對電子的原子與銀(Ag)之間的鍵結來防止在陰極150中的銀(Ag)粒子的聚集。
在電子傳輸層140中，孤對電子與電子傳輸層140中的金屬(鐿(Yb)：第二成分)鍵結，因此可以使用金屬M或金屬化合物MC作為摻雜劑實現均勻摻雜，並且帶孤對電子的原子與孤對電子周圍的金屬或金屬化合物之間的強大鍵結防止了金屬或金屬化合物被另一個原子取代或在高溫環境中擴散，並且因此可以實現發光裝置的穩定驅動。
此外，可以根據第二成分(亦即，金屬M或金屬化合物MC)的濃度控制電子傳輸層140的傳輸特性，例如，陷阱密度和電導率，並且在電子傳輸層140的形成過程中，藉由透過第二成分的含量控制摻雜濃度和摻雜區域，並且控制作為摻雜劑的第二成分的掃描次數的變化，可以在不改變各種裝置結構中的電子傳輸層140的層狀結構的情況下達到最佳化電荷平衡。
圖1的發光裝置表示一示例，其中，在陰極150的上表面上形成包含第一成分C1的第一有機層160，以在陰極150中形成孤對電子與金屬成分之間的鍵結。第一有機層160可以用作覆蓋層，具有改善陰極150的表面的穩定性、保護發光裝置、以及改善光提取效率的功能。
可以在陽極110與發光層130之間進一步設置具有電洞傳輸功能的電洞傳輸層120。
此外，根據本發明的發光裝置以頂部發光類型運作，其中，光沿向上的方向發射到陰極150，並且為此目的，陽極110包含反射電極，陰極150包含半透射式電極，並且由發光層130發射的光在陰極150與陽極110之間經歷反射和共振，並發射到陰極150。
在根據本發明的發光裝置中，電子傳輸層140包含第一成分C1和第二成分，第一成分C1包含具有帶孤對電子的原子的有機化合物，第二成分包含電子注入金屬M或電子注入金屬化合物MC，並且帶孤對電子的原子與陰極150中的金屬成分鍵結，因此可以在高溫的嚴酷環境中防止金屬成分在陰極中移動並確保了介面穩定性。
此外，如在圖1中示例性地示出，如果在陰極150的上表面上進一步設置含有包含有機化合物的第一成分C1的第一有機層160，則設置在陰極150 的下表面和上表面上的電子傳輸層140和第一有機層160以指定的鍵結力捕捉構成陰極150的金屬成分，並且因此，可以確保陰極150的兩個表面上的介面穩定性。
圖3為表示帶孤對電子的原子與構成陰極的金屬成分或第二成分之間的鍵結的化學式的模型圖，其中，該等帶孤對電子的原子包含在形成位於圖2的陰極的上方和下方的有機層的化合物中；以及圖4為說明圖2中所示之帶孤對電子的原子與構成陰極的金屬成分或第二成分之間的鍵結、以及第二成分與構成陰極的金屬成分之間的鍵結的示意圖。
如在圖4中示例性地示出，在作為第一成分C1的芳香族雜環(aromatic heterocyclic)化合物中，原子中除了孤對電子以外的其他部分的電子狀態密度為非定域的(delocalized)，並且因此，如果金屬與雜環化合物相鄰並且雜環化合物摻雜有金屬，則金屬鍵結到孤對電子上，並且誘導在摻雜劑金屬(圖4中示例性地示出的鐿(Yb))與電子傳輸層140之間強大的鍵結。此處，帶孤對電子的原子(N)被拉到陰極150的金屬成分的Ag離子或作為包含在第二成分的過渡金屬的Yb離子的空「d」軌域，並且因此誘導其間的鍵結。
本發明的電子傳輸層140摻雜有第二成分，諸如過渡金屬、鹼金屬、鹼土金屬、喹啉鋰(Liq)等，並且可以透過這樣的金屬或喹啉鋰(Liq)來確保電子注入性能，而無需單獨形成電子注入層。也就是，包含在電子傳輸層140中作為第二成分的金屬與陰極150中的金屬以金屬鍵鍵結，因此保持陰極150中的金屬粒子的排列並防止陰極150中的金屬粒子聚集。此外，由於孤對電子透過與金屬的鍵結力固定金屬，因此陰極150中金屬的擴散路徑縮短，即使在高溫環境下，金屬摻雜劑也不會在陰極150與電子傳輸層140之間的介面處移動，並且因此，可以穩定地驅動發光裝置，並且諸如電子之類的載流子不會聚集在介面處，因此預期發光裝置的壽命得到改善。
本發明的第一成分C1的有機化合物中的帶孤對電子的原子可以是化學式1至4所示的氮原子，但不限於此，並且可以是氧原子、硫原子等。在這種情況下，根據元素是否具有足夠數量的孤對電子數量來確定該元素是否可用作第一成分。
在根據本發明的發光裝置中，由於電子傳輸層140中的第二成分的金屬或金屬化合物是根據作為主要成分(主體)包含在第一成分C1的結構來定位，因此電子傳輸層140可以具有高密度的密集堆疊結構。
因此，在根據本發明的發光裝置中，藉由將用金屬M或金屬化合物MC作為第二成分摻雜到具有足夠量的孤對電子的第一成分C1，可以形成高溫下穩定且具有高透射率的陰極150，其具有100Å或更小的薄厚度；並且藉由從發光裝置的結構中省略電子注入層，可以減少所需的層數。
圖5為說明在電子傳輸層上構成陰極的原理的視圖。
如在圖5中示例性地示出，當將處於氣態的第一金屬粒子151a供應至電子傳輸層140的表面時，氣態的第一金屬粒子151a被轉換為液態的第一金屬粒子151b，並且處於液態的第一金屬粒子151b被吸附到電子傳輸層140的表面上作為第二金屬粒子151c。當第二金屬粒子151c在電子傳輸層140的表面上擴散時，一些第二金屬粒子151c從電子傳輸層140的表面脫附，並返回到處於液態的第一金屬粒子151b，並且剩餘的第二金屬粒子151c在電子傳輸層140的表面上排列成島狀並且因此用作核，以使隨後供應的處於氣態的第一金屬粒子151a均勻地分層佈置並生長為粒子151。
在根據本發明的發光裝置中，當以銀(Ag)為基礎材料形成的陰極150沉積在電子傳輸層140上時，由沿著孤對電子的排列均勻地形成在電子傳輸層140的表面上的金屬M所形成的摻雜劑用作核的中心，並且因此，陰極150可以形成為均勻的薄膜，並且可以透過電子傳輸層140的摻雜劑、孤對電子和構成陰極150的金屬成分之間的鍵結力，來防止高溫環境下金屬在陰極150中的擴散。
在下文中，將透過各種測試描述根據本發明的發光裝置的結構的重要性。
在下文中，在測試中使用之沒有孤對電子的電子傳輸層示例性地使用蒽化合物(anthracene compound)。
[測試1]
圖6A為表示在室溫下儲存和高溫下儲存時，由單一金屬形成的陰極薄膜的透射率根據波長變化的曲線圖；以及圖6B為表示當在高溫下儲存 時，在沒有孤對電子的電子傳輸層上形成由合金形成的陰極薄膜的結構的電壓-電流密度特性的變化的圖。
如在圖6A中示例性地示出，如果在沒有孤對電子的電子傳輸層上，僅由銀(Ag)形成的陰極薄膜形成為具有80Å的小厚度，則當這種堆疊結構在室溫下儲存時，隨著光在可見波長範圍內從大約400nm的短波長變為大約700nm的長波長，陰極薄膜的透光率從80%變為60%，因此，根據波長變化具有在20%的範圍內的小偏差；但是當該堆疊結構在100℃的高溫下儲存48小時，在400nm至500nm的波長範圍內，陰極薄膜的透光率隨著光的波長增加而降低，接著隨著光逐漸變為更長的波長而增加。當在高溫下儲存時，陰極薄膜的透光率傾向於與在室溫下儲存時的陰極薄膜的透光率相反，這意味著使用陰極薄膜製造的發光裝置具有與在高溫環境中被認為是初始值的設計值相反的特性，因此不能期望發光裝置的可靠性。
此外，如在圖6B中示例性地示出，在由AgMg合金形成的陰極薄膜直接形成在沒有孤對電子的電子傳輸層上的堆疊結構中，可以確認的是，隨著堆疊結構在100℃的高溫下的儲存時間從0小時逐漸增加到48小時和72小時，達到相同電流密度所需的電壓增加了。在該測試中，形成用作陰極的AgMg合金薄膜形成為具有70Å的厚度，並且，在這種情況下，與沒有將堆疊結構在高溫下儲存的情況相比，隨著堆疊結構的高溫儲存時間的增加，達到相同電流密度所需的驅動電壓增加。
透過測試1，可以理解的是，透過熱真空沉積形成的金屬陰極的透光率對其厚度和組成敏感，並且，當將具有低光吸收的Ag基陰極的厚度減小至80Å或更小以增加透光率時，陰極在可見光波長範圍內具有70%或更高的高透光率，但是當放置在高溫環境中時，由於陰極的聚集而導致高表面電漿子共振(high surface plasmon resonance,SPR)損失，並且陰極在可見光波長範圍內的透光率迅速降低。尤其是，通常將顯示裝置設計成使得與其他範圍的波長相比，500nm至600nm範圍的波長佔據亮度的大部分，並且因此，如果將由單一成分形成並且由於在高溫下的儲存而具有低透射率的這種金屬陰極應用於顯示裝置，則該顯示裝置將失去可靠性。
此外，在高溫環境下具有性質變化的陰極改變了驅動電壓，並且可以預期在高溫下使用該陰極的發光裝置的發光特性降低。
為了解決這樣的問題，需要諸如由包含過渡金屬、鹼金屬、鹼土金屬等的電子注入材料形成的電子注入層的元件來防止金屬在陰極中擴散，但是，如果在電子傳輸層與陰極之間另外設置電子注入層，則電子注入層的透射率降低，並且難以應用於透明的顯示裝置。
[測試2]
圖7A為表示經過250小時後，在由沒有孤對電子的單一化合物(蒽化合物)形成的電子傳輸層上形成的單一Ag薄膜的表面變化的掃描電子顯微照片(SEM)；以及圖7B為表示經過250小時後，在由沒有孤對電子的雙重化合物形成的電子傳輸層上形成的單一Ag薄膜的表面變化的掃描電子顯微照片(SEM)。
如在圖7A中示例性地示出，可以確認的是，當在由沒有孤對電子的單一化合物(蒽化合物)形成的電子傳輸層上形成單一Ag薄膜時，經過250小時後觀察到Ag粒子的聚集。如在圖7B中示例性地示出，可以確認的是，當在由沒有孤對電子的雙重化合物(蒽化合物+Liq)形成的電子傳輸層上形成單一Ag薄膜時，經過250小時後，與圖7A的單一Ag薄膜相比，Ag粒子的聚集減少。可以預期的是，所添加的Liq成分與陰極的Ag成分部分地反應。
[測試3]
圖8A為表示經過250小時後，在由具有孤對電子的單一化合物形成的電子傳輸層上形成的單一Ag薄膜的表面變化的掃描電子顯微照片(SEM)；以及圖8B為表示經過250小時後，在由包含具有孤對電子的有機化合物和喹啉鋰(Liq)的雙重化合物形成的電子傳輸層上形成的單一Ag薄膜的表面變化的掃描電子顯微鏡照片(SEM)。
如在圖8A中示例性地示出，可以確認的是，當在由具有孤對電子的單一化合物(以化學式1表示)形成的電子傳輸層上形成單一Ag薄膜時，在經過250小時之後，觀察到一些Ag粒子的聚集，但是與其中電子傳輸層由雙重化合物形成的圖7B的結構相比，單一Ag薄膜的Ag粒子的聚集減少。這意味著，即使陰極僅由Ag形成，也可以藉由調節電子傳輸層的成分來防止在高溫環境下陰極的Ag粒子的聚集。
如在圖8B中示例性地示出，可以確認的是，當在由包含具有孤對電子的有機化合物(以化學式1表示)和喹啉鋰(Liq)的雙重化合物形成的電 子傳輸層上形成單一Ag薄膜時，即使在高溫下老化後，經過250小時後也幾乎沒有觀察到Ag粒子的聚集。這意味著該結構比圖8A的結構更有效，亦即，藉由將電子注入金屬化合物(例如，喹啉鋰(Liq))摻雜到電子傳輸層之具有孤對電子的有機化合物，可以有效地防止Ag粒子的聚集。
在下文中，將透過測試4描述根據本發明的發光裝置的重要性，在測試4中，陰極薄膜暴露於高溫環境中更長的時間。
[測試4和5]
圖9A和圖9B為表示在經過500小時後，在由沒有孤對電子的單一化合物形成的電子傳輸層上，由AgMg合金薄膜形成的陰極的表面變化的掃描電子顯微照片(SEM)。圖10A和圖10B表示經過500小時後，在由摻雜有鐿(Yb)的具有孤對電子的有機化合物形成的電子傳輸層上，由AgMg合金薄膜形成的陰極的表面變化的掃描電子顯微照片(SEM)。此外，圖11A和圖11B為表示圖9A和圖10A的陰極的透光率根據波長變化的曲線圖。
圖9B是圖9A的2.5倍放大SEM，並且相似地，圖10B是圖10A的2.5倍放大SEM。
在測試4中，當由金屬合金薄膜形成的陰極分別形成在由沒有孤對電子的單一化合物形成的電子傳輸層上以及由摻雜有鐿(Yb)之具有孤對電子的有機化合物形成的電子傳輸層上時，檢查各個陰極中的Ag粒子是否聚集。
如在圖9A和圖9B中示例性地示出，透過由AgMg合金薄膜形成的陰極的表面變化，其中該AgMg合金薄膜形成在由沒有孤對電子的單一化合物形成的電子傳輸層上，在經過500小時之後，可以確認的是，即使陰極為了防止Ag粒子的聚集而進一步包含Mg，也未能避免在高溫環境中Ag粒子的聚集。
另一方面，如在圖10A和圖10B中示例性地示出，透過由AgMg合金薄膜形成的陰極的表面變化，其中該AgMg合金薄膜形成在由摻雜有鐿(Yb)之具有孤對電子的有機化合物形成的電子傳輸層上，在經過500小時後，可以確認沒有觀察到Ag粒子的聚集。
在測試5中，檢查與測試4中相同的薄膜結構的隨著時間的透光率。
更詳細地說，如在圖11A和圖11B中示例性地示出，其表示當保持時間(holding time)改變時陰極的透光率根據波長的變化，可以確認的是， 如在圖11A中示例性地示出，在使用沒有孤對電子的有機化合物形成電子傳輸層的結構中，即使陰極由合金薄膜形成，當將該結構暴露於高溫環境所花費的時間增加時，陰極的透光率也會降低。另一方面，如在圖11B中示例性地示出，可以確認的是，在由摻雜有諸如鐿(Yb)的過渡金屬之具有孤對電子的有機化合物形成的電子傳輸層的結構中，即使將陰極形成為具有50Å的小厚度，也可以確保陰極的介面穩定性，極大地提高了陰極的熱穩定性，並且陰極可以保持均勻的薄膜特性和高透射率。
在測試4和5中，陰極共同由具有20：1的組成比的AgMg合金薄膜形成，從而Ag被用作陰極的主要成分，並且具有50Å的薄厚度，以保持透光率。
[測試6]
圖12A至圖12C為示例性地示出了應用於測試6的電子傳輸層和合金陰極的各種堆疊結構的剖面圖。此外，圖13A至圖13C為表示圖12A至圖12C之各個堆疊結構的電壓-電流密度特性的曲線圖。
在圖12A至圖12C所示的堆疊結構中，陰極共同由AgMg合金薄膜形成，以具有70Å的薄厚度，而在陰極下方形成的電子傳輸層具有不同的組成。
在圖12A的堆疊結構中，電子傳輸層包含沒有孤對電子的有機化合物和作為過渡金屬的鐿(Yb)。鐿(Yb)形成與陰極相鄰之具有5Å的厚度的層。在這種情況下，從圖13A可以確認的是，當將堆疊結構保持在5mA/cm2的電流密度下250小時後，驅動電壓具有0.65V的變化。
在圖12B的堆疊結構中，電子傳輸層僅包含具有孤對電子的有機化合物(第一成分)。在圖12B的堆疊結構的情況下，從圖13B可以確認的是，當將堆疊結構保持在5mA/cm2的電流密度下250小時後，驅動電壓具有0.52V的變化，因此儘管其堆疊結構比圖12A的堆疊結構小，但這種情況仍然具有驅動電壓變化。
在圖12C的堆疊結構中，電子傳輸層由具有孤對電子的有機化合物(第一成分)和作為過渡金屬的鐿(Yb)(第二成分)的混合物形成。在這種情況下，鐿(Yb)在具有約100Å至250Å的厚度的電子傳輸層上形成具有5Å的厚度的層。在這種情況下，從圖13C可以確認的是，當電子傳輸層除了具有孤 對電子的第一成分以外還包含過渡金屬時，即使改變了高溫儲存時間也不會引起電流密度差。
也就是，電子傳輸層的摻雜劑與陰極之間的介面處的鍵結力可以有效地防止高溫下陰極中的金屬擴散，並且因此，由具有薄厚度(100Å或更小，尤其是80Å或更小)的AgMg合金薄膜形成的陰極可以確保在高溫環境下的驅動可靠性。
在下文中，除了圖1至圖4所示的本發明的實施例以外，還將描述根據本發明的各種變型實施例的陰極和與陰極接觸的層的堆疊結構。
圖14A至圖14H為示出根據本發明的各個實施例的陰極和與陰極接觸的有機層的堆疊結構的剖面圖。
如在圖14A中示例性地示出，根據第二實施例，電子傳輸層241由第一成分C1形成，該第一成分C1包含具有帶孤對電子的原子的單一雜環化合物，並且，由單一半透射式金屬(Ag)形成的陰極250形成在電子傳輸層241上。以上參考圖8A描述了該堆疊結構的效果。
如在圖14B中示例性地示出，根據第三實施例，電子傳輸層241由第一成分C1形成，該第一成分C1包含具有帶孤對電子的原子的單一雜環化合物，並且，由半透射式金屬合金薄膜(Ag：Mg)形成的陰極251形成在電子傳輸層241上。以上參考圖12B和圖13B描述了該堆疊結構的效果。
如在圖14C中示例性地示出，根據第四實施例，電子傳輸層243由第一成分C1和第二成分的混合物形成，其中，第一成分C1包含具有帶孤對電子的原子的單一雜環化合物，而該第二成分包含過渡金屬，並且，由半透射式金屬合金薄膜(Ag：Mg)形成的陰極251形成在電子傳輸層243上。以上參考圖12C和圖13C描述了該堆疊結構的效果。
如在圖14D中示例性地示出，根據第五實施例，電子傳輸層244由第一成分、第二成分、以及第三成分的混合物形成，其中，該第一成分包含具有帶孤對電子的原子的單一雜環化合物，該第二成分包含過渡金屬，而該第三成分包含喹啉鋰(Liq)，並且，由半透射式金屬合金薄膜(Ag：Mg)形成的陰極251形成在電子傳輸層244上。在這種情況下，可以透過上述方法將喹啉鋰(Liq)的鋰原子鍵結至第一成分C1，並且因此，可以改善根據本實施例的電子傳輸層244的穩定性，以使其高於根據第四實施例的電子傳輸層243的穩定性。
如在圖14E中示例性地示出，根據第六實施例，電子傳輸層241由第一成分形成，其中，該第一成分包含具有帶孤對電子的原子的單一雜環化合物，由單一半透射式金屬(Ag)形成的陰極250或由半透射式金屬合金薄膜(Ag：Mg)形成的陰極251形成在電子傳輸層241上，並且，由第一成分C1形成的第一有機層261形成在陰極250或251上，其中，第一成分C1包含與電子傳輸層241相同之具有帶孤對電子的原子的單一雜環化合物。此處，電子傳輸層241和第一有機層261包含有相同的成分，但是電子傳輸層241和第一有機層261具有不同的功能，亦即，具有傳輸電子的功能和提取光或保護發光裝置的功能，因此可以具有不同的厚度。
如在圖14F中示例性地示出，根據第七實施例，電子傳輸層242由第一成分C1和喹啉鋰(Liq)的混合物形成，其中，第一成分C1包含具有具有帶孤對電子的原子的單一雜環化合物，由單一半透射式金屬(Ag)形成的陰極250或由半透射式金屬合金薄膜(Ag：Mg)形成的陰極251形成在電子傳輸層242上，並且，由與電子傳輸層242相同的混合物形成的第一有機層262形成在陰極250或251上，該相同的混合物即第一成分C1和喹啉鋰(Liq)的混合物，其中，第一成分C1包含具有帶孤對電子的原子的雜環化合物。此處，電子傳輸層242和第一有機層262包含與第六實施例相同的成分，但是電子傳輸層242和第一有機層262具有不同的功能，亦即，具有傳輸電子的功能和提取光或保護發光裝置的功能，因此可以具有不同的厚度。
如在圖14G中示例性地示出，根據第八實施例，電子傳輸層244由第一成分C1、喹啉鋰(Liq)和過渡金屬的三重混合物形成，其中，第一成分C1包含具有帶孤對電子的原子的單一雜環化合物，由單一半透射式金屬(Ag)形成的陰極250或由半透射式金屬合金薄膜(Ag：Mg)形成的陰極251形成在電子傳輸層244上，並且，由與電子傳輸層244相同的混合物形成的第一有機層263形成在陰極250或251上，該相同的混合物即第一成分、喹啉鋰(Liq)和過渡金屬的三重混合物，其中，該第一成分包含具有帶孤對電子的原子的單一雜環化合物。此處，電子傳輸層244和第一有機層263包含與第六實施例相同的成分，但是電子傳輸層244和第一有機層263具有不同的功能，亦即，具有傳輸電子的功能和提取光或保護發光裝置的功能，因此可以具有不同的厚度。
如在圖14H中示例性地示出，根據第九實施例，電子傳輸層244由第一成分C1、喹啉鋰(Liq)和過渡金屬的三重混合物形成，其中，第一成分C1包含具有帶孤對電子的原子的單一雜環化合物，由單一半透射式金屬(Ag)形成的陰極250或由半透射式金屬合金薄膜(Ag：Mg)形成的陰極251形成在電子傳輸層244上，並且，第一有機層264在陰極250或251上形成，其中，第一有機層264由具有與電子傳輸層244相同之具有帶孤對電子的原子的雜環化合物以及與電子傳輸層244相同的過渡金屬的混合物形成。
[測試7]
圖15為表示圖14D的堆疊結構以及具有由喹啉鋰和第一成分形成的電子傳輸層的堆疊結構的電壓-電流密度特性的曲線圖。
如在圖15中示例性示出，透過具有由喹啉鋰和第一成分C1形成的電子傳輸層的堆疊結構與根據圖14D所示的第五實施例的堆疊結構之間的比較，可以確認的是，具有包含過渡金屬(C1+過渡金屬，或C1+過渡金屬+Liq)的電子傳輸層的堆疊結構(在第四實施例中，或在第五、第八和第九實施例中)需要在相同電流密度下的低驅動電壓，並且這意味著在驅動發光裝置的可靠性方面，電子傳輸層除了第一成分和喹啉鋰(Liq)以外還進一步包含過渡金屬的結構比電子傳輸層包含第一成分和喹啉鋰(Liq)的結構還有效率。
在該測試中，共同使用由AgMg合金薄膜形成的陰極，並且該陰極的厚度為70Å。
圖16為根據本發明的透明顯示裝置的剖面圖。
在下文中，將描述使用根據本發明的上述發光裝置的顯示裝置。
如在圖16中示例性地示出，根據本發明一個實施例的透明顯示裝置包括：基板100，分為發光區域EA和透光區域TA；以及發光裝置，位於基板100上。該發光裝置包含：設置在發光區域EA中的反射陽極110；設置在反射陽極110上的發光層131、132和133；位於發光層131、132和133上方並設置在發光區域EA和透光區域TA中的陰極150；以及位於發光層131、132和133與陰極150之間的電子傳輸層140，並且電子傳輸層140包含具有具有帶孤對電子的原子的成分C1(在圖1至圖4中)，從而使帶孤對電子的原子鍵結到構成陰極150的金屬成分上。
此外，第一有機層(或覆蓋層)160形成在陰極150沒有形成包含第一成分C1的電子傳輸層140的相對表面上。
在電子傳輸層140與陰極150之間，在電子傳輸層140的帶孤對電子的原子與構成陰極150的金屬成分之間的鍵結可以沿著電子傳輸層140的上表面水平連續地形成。
此外，在第一有機層160與陰極150之間，在第一有機層160的帶孤對電子的原子與構成陰極150的金屬成分之間的鍵結可以沿著陰極150的上表面形成。
此外，在陰極150中，在陰極150與電子傳輸層140之間的介面處，可以透過在帶孤對電子的原子與構成陰極150的金屬成分之間的鍵結的水平連續排列來形成鍵結層，並且，構成陰極150的金屬成分的粒子可以在鍵結層上排列為層狀結構。
此外，透明顯示裝置進一步包括設置在反射陽極110與發光層131、132和133之間的第二有機層120。此外，第二有機層120可以設置在發光區域EA和透光區域TA中。
位於發光區域EA中的發光層131、132和133可以包含第一發光層131、第二發光層132、和第三發光層133，以發射不同顏色的光。除了第一發光層131、第二發光層132、和第三發光層133以及陽極110以外，各個有機層120和160和陰極150中的每一個可以在發光區域EA和透光區域TA中以一體成型形成，並且各個有機層120和160在所有區域中共同形成，因此被稱為共同有機層。
儘管在圖中未顯示，但是透明顯示裝置可以在基板100上進一步包括連接至反射陽極110的薄膜電晶體，以驅動每一個發光區域EA。
該等元件的未描述的效果請參考發光裝置的上述原理和效果。
根據本發明的發光裝置和使用該發光裝置的透明顯示裝置提高了電子傳輸層與陰極之間的鍵結力，並且因此可以確保具有發光區域和透光區域，並且其中陰極可以實現為薄膜的透明顯示裝置的透射率。此外，電子傳輸層與陰極之間的電性鍵結力較高，因此即使使用厚度小的陰極也可以降低電阻。
此外，在電子傳輸層的帶孤對電子的原子保持住陰極的金屬成分，且可以防止陰極的金屬擴散，並且由於能帶排列(band alignment)確保了高溫穩定性。
根據本發明的發光裝置不僅可以應用於例如使用有機發光層作為發光層的有機發光裝置，還可以應用於包含量子點作為發光層的無機發光裝置。除了上述有機或無機發光裝置以外，根據本發明的發光裝置還可以應用於例如在電子傳輸層與陰極之間具有介面的任何結構，從而具有高溫穩定性並增加使用壽命。
從以上描述顯而易見的是，根據本發明的發光裝置和使用該發光裝置的透明顯示裝置具有以下效果。
首先，根據本發明的發光裝置包含電子傳輸層，該電子傳輸層包含以孤對電子的化合物作為主要成分並且與陰極接觸，從而使孤對電子在陰極與電子傳輸層之間的介面處鍵結到構成陰極的金屬成分，並且因此可以實現介面穩定並防止金屬粒子在陰極中聚集。
第二，不論是在電子傳輸層中的孤對電子之間的鍵結力，還是包含在電子傳輸層中作為摻雜劑的成分與構成陰極的金屬成分之間的鍵結力，都在陰極與電子傳輸層之間的介面處發生，並且因此即使在高溫環境下，也可以防止陰極的劣化或變化，並且可以確保高溫下的發光裝置的可靠性。
第三，構成陰極的金屬成分與電子傳輸層的成分鍵結，因此即使陰極由單一金屬形成，也可以獲得指定程度或更高的可靠性。
第四，除了設置在陰極的下表面上的電子傳輸層之外，發光裝置還包含有機層作為在陰極的上表面上的覆蓋層，其中該有機層包含以孤對電子為主要成分的化合物，並且因此可以改善陰極和與陰極的兩個表面接觸的有機層之間的鍵結力，並防止在高溫環境下的陰極整體的變化。
第五，孤對電子與構成陰極的金屬成分之間的薄膜水平地形成在陰極表面上，金屬成分的粒子沿著這種水平鍵結薄膜排列，並且陰極形成為具有層狀結構的均勻薄膜，因此可以形成為具有100Å或更小的小厚度。因此，當實現包含該陰極的透明顯示裝置時，可以提高透明顯示裝置的透射率。
對於所屬技術領域中具有通常知識者而言將顯而易見的是，在不脫離本發明的精神或範疇的情況下，可以對本發明進行各種修改和變化。因此，本發明旨在覆蓋本發明的修改和變化，只要其落入所附申請專利範圍及其均等物的範疇內即可。
本發明主張於2018年8月31日所提交的韓國專利申請第10-2018-0103974號的優先權權益，透過引用將其併入本文中，如同在此完整地闡述一樣。
140‧‧‧電子傳輸層
150‧‧‧陰極
160‧‧‧第一有機層

Claims (10)

  1. 一種透明顯示裝置，包括：一基板，包括一發光區域和一透光區域，該發光區域發射光，該透光區域透射光；以及一發光裝置，位於該基板上，該發光裝置包括：一陽極；一發光層，位於該發光區域處的該陽極上；一電子傳輸層，位於該發光區域和該透光區域處，該電子傳輸層包括一第一成分和一第二成分，該第一成分包含具有帶孤對電子的原子的一雜環化合物(heterocyclic compound)，該第二成分包含一電子注入金屬和一電子注入金屬化合物中的至少一種，且該第二成分的含量低於該第一成分的含量；一陰極，與該陽極彼此相對地設置，該陰極位於該電子傳輸層上，並設置在該發光區域和該透光區域二者處，該陰極包括一金屬成分；以及一第一有機層，該第一有機層包含該第一成分和一過渡金屬，該第一有機層位於該陰極的一第一表面上，其中，該陰極的該第一表面與該陰極的一第二表面相對，並且該電子傳輸層直接接觸該陰極的該第二表面，其中，該等帶孤對電子的原子與構成該陰極的一金屬成分鍵結，以及其中，該陰極在該發光區域和該透光區域處接觸包含該第一成分和該過渡金屬的該第一有機層。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的透明顯示裝置，其中，在該電子傳輸層中的該等帶孤對電子的原子與構成該陰極的該金屬成分之間的鍵結在該電子傳輸層與該陰極之間沿著該電子傳輸層的一上表面水平連續地形成。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的透明顯示裝置，其中，在該第一有機層中的該等帶孤對電子的原子和構成該陰極的該金屬成分之間的鍵結在該第一有機層與該陰極之間沿著該陰極的該第一表面形成。
  4. 根據申請專利範圍第2項所述的透明顯示裝置，其中，在該陰極與該陰極中的該電子傳輸層之間的一介面處，透過將該等帶孤對電子的原子與構成該陰極的該金屬成分之間的該等鍵結的水平連續地排列來形成一鍵結層，並且構成該陰極的該金屬成分的粒子在該鍵結層上排列為一層狀結構。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的透明顯示裝置，其中，該陰極包括一半透射式金屬和一半透射式金屬合金中的一種，或者其中，該陰極具有100Å或更小的厚度。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的透明顯示裝置，其中，該陰極進一步包括一過渡金屬。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的透明顯示裝置，其中，該電子注入金屬為選自一過渡金屬、一鹼金屬、和一鹼土金屬中的一種。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述的透明顯示裝置，其中，該電子注入金屬化合物為喹啉鋰(lithium quinoline)。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述的透明顯示裝置，其中，該第一有機層進一步包括一過渡金屬。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述的透明顯示裝置，進一步包括一第二有機層，設置在一陽極與該發光層之間，其中，該第二有機層設置為遍及該發光區域和該透光區域。
TW108130679A 2018-08-31 2019-08-27 發光裝置及使用該發光裝置的透明顯示裝置 TWI791885B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180103974A KR102578841B1 (ko) 2018-08-31 2018-08-31 발광 소자 및 이를 적용한 투명 표시 장치
KR10-2018-0103974 2018-08-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202013714A TW202013714A (zh) 2020-04-01
TWI791885B true TWI791885B (zh) 2023-02-11

Family

ID=67810551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108130679A TWI791885B (zh) 2018-08-31 2019-08-27 發光裝置及使用該發光裝置的透明顯示裝置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11223022B2 (zh)
EP (1) EP3618135B1 (zh)
JP (1) JP6918874B2 (zh)
KR (1) KR102578841B1 (zh)
CN (1) CN110875434B (zh)
TW (1) TWI791885B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117280871A (zh) * 2021-06-01 2023-12-22 株式会社弗莱斯克 有机el元件

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2530717A2 (en) * 2011-06-02 2012-12-05 Samsung Display Co., Ltd. Organic light emitting display device and method of manufacturing the same
US20170250234A1 (en) * 2016-11-09 2017-08-31 Shanghai Tianma AM-OLED Co., Ltd. Organic light-emitting diode (oled) display panel and manufacturing method

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100515827B1 (ko) * 2002-10-28 2005-09-21 삼성에스디아이 주식회사 유기 전계 발광소자
JP4484081B2 (ja) * 2006-12-22 2010-06-16 ソニー株式会社 有機電界発光素子および表示装置
US20080164809A1 (en) * 2006-12-22 2008-07-10 Sony Corporation Organic electroluminescent device and display apparatus
CN101652864A (zh) 2007-04-10 2010-02-17 富士胶片株式会社 有机电致发光显示设备
JP2012504847A (ja) 2008-10-01 2012-02-23 エルジー・ケム・リミテッド 有機発光素子およびその製造方法
KR101107178B1 (ko) 2009-07-20 2012-01-25 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 표시 장치
JP5938756B2 (ja) 2011-06-15 2016-06-22 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子および照明装置
KR102083983B1 (ko) 2013-05-29 2020-03-04 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법
US9711571B2 (en) * 2013-09-10 2017-07-18 University-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University Smart window comprising electrochromic device and organic light-emitting device
KR102114317B1 (ko) * 2013-09-13 2020-05-25 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시장치의 제조방법
KR102155736B1 (ko) * 2013-09-13 2020-09-15 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시장치 및 그 제조방법
KR102104084B1 (ko) 2016-02-26 2020-04-23 닛토덴코 가부시키가이샤 편광자, 편보호 편광 필름, 점착제층 부착 편광 필름 및 화상 표시 장치 및 그 연속 제조 방법
US11107998B2 (en) 2016-08-25 2021-08-31 Konica Minolta, Inc. Transparent electrode and electronic device
WO2018124750A1 (ko) * 2016-12-27 2018-07-05 솔브레인 주식회사 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2530717A2 (en) * 2011-06-02 2012-12-05 Samsung Display Co., Ltd. Organic light emitting display device and method of manufacturing the same
US20170250234A1 (en) * 2016-11-09 2017-08-31 Shanghai Tianma AM-OLED Co., Ltd. Organic light-emitting diode (oled) display panel and manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP6918874B2 (ja) 2021-08-11
US20200075883A1 (en) 2020-03-05
US11223022B2 (en) 2022-01-11
EP3618135B1 (en) 2023-03-08
CN110875434B (zh) 2022-07-12
KR102578841B1 (ko) 2023-09-14
KR20200025936A (ko) 2020-03-10
TW202013714A (zh) 2020-04-01
CN110875434A (zh) 2020-03-10
EP3618135A1 (en) 2020-03-04
JP2020038964A (ja) 2020-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8796676B2 (en) Tandem white organic light emitting device
JP4461367B2 (ja) 表示素子
TW543337B (en) Highly stable and efficient OLEDs with a phosphorescent-doped mixed layer architecture
WO2018196122A1 (zh) 电荷产生层、叠层oled器件及显示屏
CN105706262A (zh) 有机电致发光元件和有机电致发光显示面板
CN102842685B (zh) 包括金属氧化物的阳极以及具有这种阳极的有机发光器件
WO2011131113A1 (zh) 有机电致发光二极管器件
US20080258608A1 (en) Organic electro-luminescent display and method for forming the same
TWI791885B (zh) 發光裝置及使用該發光裝置的透明顯示裝置
TWI601445B (zh) 有機電激發光元件
JP2007059195A (ja) 上面発光型有機電界発光素子
US11825671B2 (en) Electroluminescent device and method for preparing the same, display panel and display device
WO2022143770A1 (zh) 一种显示器件及其制备方法
WO2015192591A1 (zh) 一种有机电致发光器件、有机电致发光显示装置
US20220181571A1 (en) Energy levels and device structures for plasmonic oleds
CN111146346A (zh) 顶发光型量子点电致发光二极管及其制备方法
CN115064646A (zh) 一种发光器件及显示面板
CN111564565B (zh) 发光器件、显示装置以及发光器件制备方法
JP4857498B2 (ja) 表示素子
CN113130794A (zh) 一种量子点发光二极管及其制备方法
WO2023216158A1 (zh) 发光器件及其制备方法、显示基板
US20240186463A1 (en) Quantum dot light-emitting device, manufacturing method thereof and display device
JP2007329054A (ja) 画像表示装置
CN116033785A (zh) 发光装置
TWI305065B (en) System for displaying images