專利名稱：含氟無機層的有機電激發(fā)光組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種含氟無機層的有機電激發(fā)光組件，利用發(fā)光性的半導(dǎo)體組件，施以電壓使其發(fā)光，屬于電激發(fā)光組件(electroluminescent，EL)領(lǐng)域，為目前新興的顯示技術(shù)。
有機電激發(fā)光(organic electroluminescence，OEL)顯示技術(shù)，具備自發(fā)光、高應(yīng)答速度、視角廣、分辨率佳及高亮度、低驅(qū)動電壓等多項優(yōu)點，被認為是顯示器的新興應(yīng)用技術(shù)。最基本的有機電激發(fā)光組件為雙層有機結(jié)構(gòu)組件，第一層為電洞傳遞層，第二層為有機發(fā)光層/電子傳遞層，此兩層有機材料被置于一透明電極(正極)與一金屬電極(負極)之間。為了增進有機電激發(fā)光組件的發(fā)光效率，也可于一透明電極(正極)與一金屬電極(負極)之間形成三層有機層的組件，其排列順序依序為電洞傳遞層，有機發(fā)光層和電子傳遞層，該組件的發(fā)光過程為當有機發(fā)光組件加上一偏壓之后，在電場的驅(qū)動下電洞與電子分別從正負極出發(fā)，越過個別的能障后于發(fā)光層相遇形成激子(Excition)，之后激子以輻射方式由激發(fā)態(tài)衰退回基態(tài)而發(fā)出光。1987年Kodak公司所發(fā)表的有機電激發(fā)光組件，即是最基本的雙層有機電激發(fā)光組件，其結(jié)構(gòu)為ITO/NPB/Alq/MgAg，由于此基本的雙層有機電激發(fā)光組件的三-(8-涇奎啉)鋁(Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum，Alq)與負極金屬電極的能障較高，因此電子注入量較低，為了能增加有機電激發(fā)光組件的效率，增加亮度及降低驅(qū)動電壓，以及增進組件的壽命，Kodak公司將負極金屬電極更改為含氟無機化合物的復(fù)合電極，并將無機化合物當作電子傳遞層，可增加電子的注入量，降低OLE組件的操作電壓及增加亮度，其中以LiF有最大效果，此復(fù)合電極通常是使用LiF/Al。然而此文獻僅在發(fā)光層和負極金屬電極的接口做改進，對于透明電極(正極)與電洞傳遞層之間的接口并未做處理，若試圖在透明電極與電洞傳遞層之間再蒸鍍一層電洞注入層(如CuPc)，來增加電洞的注入量，則會導(dǎo)致驅(qū)動電壓增高。
為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供一種含氟無機層的有機電激發(fā)光組件，于一透明電極(正極)與一金屬電極(負極)之間依序形成一含氟無機層、電洞傳遞層、有機發(fā)光層與電子傳遞層，該正極與電洞傳遞層間的含氟無機層，所蒸鍍的一金屬氟化物可使有機電激發(fā)光組件的電流增加，降低驅(qū)動電壓，增進組件壽命。
圖2為ITO/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al兩種組件的電流-電壓比較圖。
圖3為ITO/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al兩種組件的亮度-電壓比較圖。
圖4為ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al中，AlF3膜厚對組件效率關(guān)系圖。
圖5為ITO/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al兩種組件的亮度衰退-時間比較圖。
圖6為ITO/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al兩種組件的電壓增加-時間比較圖。
圖7為ITO/CuPc/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al兩種組件的亮度衰退-時間比較圖。
圖8為ITO/CuPc/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al兩種組件的電壓增加-時間比較圖。
圖9為ITO/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/MFx/NPB/Alq/LiF/Al的組件亮度衰退-時間比較圖。
于該基材層18上形成一透明電極層17當作該電激發(fā)光組件的正極電極，通常是使用銦錫氧化物(Indium tin oxide)或銦鋅氧化物(indium zinc oxide)，此層是要使有機電激發(fā)光組件發(fā)光時可透出光來，故具有導(dǎo)電和光學(xué)穿透性質(zhì)。
于該透明電極層上以蒸鍍方式形成一厚度范圍介于5至500的含氟無機層16，此層的功能可使電洞注入量增加，該含氟無機層16的材質(zhì)可為氟化鋁、氟化鎂、氟化鈣、氟化鍶、氟化鋇、氟化鋰鋁、氟化鈉、氟化鉀、氟化銣、氟化銫等金屬氟化物。
于該含氟無機層16上以蒸鍍方式形成一電洞傳遞層15，其材質(zhì)可為氮，氮’-雙苯基-氮，氮’-(間-甲基苯)聯(lián)苯胺(N，N’-Diphenyl-N，N’-(m-Tolyl)Benzidine，TPD)或(N，N’-bis-(l-naphenyl)-N，N’-diphenyl-l’-biphenyl-4，4’-diamine，NPB)。再形成一層有機發(fā)光層14于該電洞傳遞層15上，該有機發(fā)光層的材質(zhì)為螢光發(fā)光材料，可使電子和電洞在此區(qū)域再結(jié)合而發(fā)出光來。最簡單結(jié)構(gòu)為單一發(fā)光材料，如最常使用的是三-(8-涇奎啉)鋁(Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum，Alq)，此材料具有高的螢光效率，是發(fā)綠光的材料。有機發(fā)光層14也可以是多樣材料共同組成，其中包含主體材料和一種或多種客體材料。主體材料通常是使用Alq，客體材料則是螢光性材料，也稱為摻雜體(dopant)，其可控制有機電激發(fā)光的顏色。
于有機發(fā)光層14上形成一電子傳遞層13，其材質(zhì)可為Alq或含咢二坐(oxadiaole)基團的化合物，如2-(4-雙苯基)-5-(第三丁基苯基)-1，3，4-咢二坐(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1，3，4-oxidiazole，PBD)。Alq同時擁有發(fā)光及電子傳遞的特性，因此在本發(fā)明的有機電激發(fā)光組件的有機發(fā)光層14和電子傳遞層13，均是使用Alq。最后再形成一金屬電極層12于電子傳遞層13上，作為該有機電激發(fā)光組件的負極，其材質(zhì)通常是使用一層低工作函數(shù)和一層在空氣中可穩(wěn)定的金屬，也可使用雙層結(jié)構(gòu)的復(fù)合電極如LiF/Al。
第一實施例——組件1的實施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步驟如下，首先用清潔劑清洗，在置于超音波震蕩器中清洗，并依序使用純水和異丙醇超音波震蕩各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，將ITO玻璃基板放在承載盤上，置入腔體之中，進行O2電漿處理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸鍍電洞傳遞層，NPB(600)和有機發(fā)光層/電子傳遞層，Alq(600)，然后再蒸鍍上5的LiF與1000的鋁當負極金屬電極。組件制作完成之后送入手套箱中，進行蓋板的封裝，并進行組件的特性測量。此組件的起始電壓為2.6V，10V的電流密度與亮度分別為170mA/cm2，6020cd/m2，組件的最高效率為3.0lm/w，壽命的測量條件為固定電流密度20mA/cm2驅(qū)動，測量亮度的衰退情形。
第二實施例——組件2的實施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步驟如下，首先用清潔劑清洗，在置于超音波震蕩器中清洗，并依序使用純水和異丙醇超音波震蕩各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，將ITO玻璃基板放在承載盤上，置入腔體之中，進行O2電漿處理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸鍍10的AlF3、電洞傳遞層、NPB(600)和有機發(fā)光層/電子傳遞層，Alq(600)，然后再蒸鍍上5的LiF與1000的鋁當負極金屬電極。組件制作完成之后送入手套箱中，進行蓋板的封裝，并進行組件的特性測量。此組件的起始電壓為2.6V，10V的電流密度與亮度分別為507mA/cm2，8697cd/m2，組件的最高效率為2.8lm/w。圖2和圖3顯示組件2的電流密度和亮度較組件1為高。
第三實施例——組件3的實施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步驟如下，首先用清潔劑清洗，在置于超音波震蕩器中清洗，并依序使用純水和異丙醇超音波震蕩各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，將ITO玻璃基板放在承載盤上，置入腔體之中，進行O2電漿處理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸鍍30的AlF3、電洞傳遞層、NPB(600)和有機發(fā)光層/電子傳遞層，Alq(600)，然后再蒸鍍上5的LiF與1000的鋁當負極金屬電極。組件制作完成之后送入手套箱中，進行蓋板的封裝，并進行組件的特性測量。此組件的起始電壓為2.6V，組件的最高效率為3.2lm/w。
第四實施例——組件4的實施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步驟如下，首先用清潔劑清洗，在置于超音波震蕩器中清洗，并依序使用純水和異丙醇超音波震蕩各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，將ITO玻璃基板放在承載盤上，置入腔體之中，進行O2電漿處理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸鍍50的AlF3、電洞傳遞層、NPB(600)和有機發(fā)光層/電子傳遞層，Alq(600)，然后再蒸鍍上5的LiF與1000的鋁當負極金屬電極。組件制作完成之后送入手套箱中，進行蓋板的封裝，并進行組件的特性測量。
此組件的起始電壓為2.6V，組件的最高效率為2.9lm/w，圖5為組件1和組件4的壽命比較，操作條件為定電流20mA/cm2，兩組件的亮度約為600cd/m2，圖5中顯示組件4的亮度衰退速度較組件1慢，表示組件4較穩(wěn)定。圖6則顯示電壓上升情形，組件4也表現(xiàn)的較穩(wěn)定。
第五實施例——組件5的實施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步驟如下，首先用清潔劑清洗，在置于超音波震蕩器中清洗，并依序使用純水和異丙醇超音波震蕩各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，將ITO玻璃基板放在承載盤上，置入腔體之中，進行O2電漿處理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸鍍75的AlF3、電洞傳遞層、NPB(600)和有機發(fā)光層/電子傳遞層，Alq(600)，然后再蒸鍍上5的LiF與1000的鋁當負極金屬電極。組件制作完成之后送入手套箱中，進行蓋板的封裝，并進行組件的特性測量。此組件的起始電壓為2.6V，組件的最高效率為3.2lm/w。
第六實施例——組件6的實施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步驟如下，首先用清潔劑清洗，在置于超音波震蕩器中清洗，并依序使用純水和異丙醇超音波震蕩各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，將ITO玻璃基板放在承載盤上，置入腔體之中，進行O2電漿處理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸鍍100的AlF3、電洞傳遞層、NPB(600)和有機發(fā)光層/電子傳遞層，Alq(600)，然后再蒸鍍上5的LiF與1000的鋁當負極金屬電極。組件制作完成之后送入手套箱中，進行蓋板的封裝，并進行組件的特性測量。此組件的起始電壓為2.6V，組件的最高效率為2.9lm/w，圖4為組件1和組件6的效率比較圖，可發(fā)現(xiàn)AlF3膜厚為30和75時的效率比不含AlF3層的組件較高。
第七實施例——組件7的實施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步驟如下，首先用清潔劑清洗，在置于超音波震蕩器中清洗，并依序使用純水和異丙醇超音波震蕩各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，將ITO玻璃基板放在承載盤上，置入腔體之中，進行O2電漿處理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸鍍400的CuPc、電洞傳遞層、NPB(600)和有機發(fā)光層/電子傳遞層，Alq(600)，然后再蒸鍍上5的LiF與1000的鋁當負極金屬電極。組件制作完成之后送入手套箱中，進行蓋板的封裝，并進行組件的特性測量。此組件的起始電壓為3.2V，組件的最高效率為2.8lm/w，圖7為組件7和組件4的壽命比較，操作條件為定電流20mA/cm2，兩組件的亮度約為600cd/m2，圖7中顯示組件4的亮度衰退速度較組件7慢，表示組件4較穩(wěn)定。圖8則顯示電壓上升情形，組件4也表現(xiàn)的較穩(wěn)定，其驅(qū)動電壓也比組件7低。
第八實施例——組件8的實施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步驟如下，首先用清潔劑清洗，在置于超音波震蕩器中清洗，并依序使用純水和異丙醇超音波震蕩各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，將ITO玻璃基板放在承載盤上，置入腔體之中，進行O2電漿處理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸鍍50的CaF2、電洞傳遞層、NPB(600)和有機發(fā)光層/電子傳遞層，Alq(600)，然后再蒸鍍上5的LiF與1000的鋁當負極金屬電極。組件制作完成之后送入手套箱中，進行蓋板的封裝，并進行組件的特性測量。此組件的起始電壓為2.6V，組件的最高效率為2.9lm/w。
第九實施例——組件9的實施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步驟如下，首先用清潔劑清洗，在置于超音波震蕩器中清洗，并依序使用純水和異丙醇超音波震蕩各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，將ITO玻璃基板放在承載盤上，置入腔體之中，進行O2電漿處理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸鍍50的MgF2、電洞傳遞層、NPB(600)和有機發(fā)光層/電子傳遞層，Alq(600)，然后再蒸鍍上5的LiF與1000的鋁當負極金屬電極。組件制作完成之后送入手套箱中，進行蓋板的封裝，并進行組件的特性測量。此組件的起始電壓為2.6V，組件的最高效率為2.3lm/w。
第十實施例——組件10的實施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步驟如下，首先用清潔劑清洗，在置于超音波震蕩器中清洗，并依序使用純水和異丙醇超音波震蕩各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，將ITO玻璃基板放在承載盤上，置入腔體之中，進行O2電漿處理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸鍍50的LiF、電洞傳遞層、NPB(600)和有機發(fā)光層/電子傳遞層，Alq(600)，然后再蒸鍍上5的LiF與1000的鋁當負極金屬電極。組件制作完成之后送入手套箱中，進行蓋板的封裝，并進行組件的特性測量。此組件的起始電壓為2.6V，組件的最高效率為2.7lm/w，圖9為不同金屬氟化物的組件亮度衰退圖，顯示不同金屬氟化物的組件均有較穩(wěn)定的表現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種含氟無機層的有機電激發(fā)光組件，包括一正極與一負極，以及介于正、負極間的電洞傳遞層(15)、有機發(fā)光層(14)與電子傳遞層(13)，其特征在于該正極與電洞傳遞層(15)間添加一含氟無機層(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氟無機層的有機電激發(fā)光組件，其中，該正極材質(zhì)為氧化銦錫(indium-tin-oxide，ITO)、氧化鋅錫(indium-zine-oxide，IZO)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氟無機層的有機電激發(fā)光組件，其中，該含氟無機層(16)為金屬氟化物，可選自LiF，NaF，BeF2，MgF2，CaF2，SrF2，BaF2，AlF3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氟無機層的有機電激發(fā)光組件，其中，該含氟無機層(16)厚度范圍介于5-500。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含氟無機層的有機電激發(fā)光組件，其結(jié)構(gòu)依序包含一基板、透明導(dǎo)電層(正極)、含氟無機層、電洞傳遞層、有機發(fā)光層、電子傳遞層及金屬導(dǎo)電層(負極)，其中含氟無機層由金屬氟化物所構(gòu)成，可使有機電激發(fā)光組件穩(wěn)定化，增加有機電激發(fā)光組件的壽命。
文檔編號H05B33/12GK1431854SQ0210160
公開日2003年7月23日 申請日期2002年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月8日
發(fā)明者張恩崇, 趙清煙, 陳鵬聿, 謝佳芬 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院