專利名稱：有機(jī)發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)發(fā)光裝置(OLED)，更具體地說，涉及包括基于富勒烯的材料或摻雜有基于富勒烯材料的層的一種OLED。
背景技術(shù)：
圖1是常規(guī)的OLED的截面視圖。參見圖1，常規(guī)的OLED 100通常包括陽極110、有機(jī)層120和陰極130。陽極110布置在基板10上?；?0可以具有至少一個(gè)薄膜晶體管(未顯示)與陽極110相連接。有機(jī)層120布置在陽極110上并包括有機(jī)發(fā)光層123。有機(jī)層120可以具有多個(gè)構(gòu)成層，但是通常包括空穴注入層121，空穴傳輸層122，有機(jī)發(fā)光層123，電子傳輸層124和電子注入層125。陰極130安置在有機(jī)層120上。
當(dāng)在陽極110和陰極130之間施加電壓時(shí)，空穴從陽極110注入到空穴注入層121。注入的空穴通過空穴傳輸層122傳輸?shù)接袡C(jī)發(fā)光層123。
同樣，電子從陰極130注入到電子注入層125，然后通過電子傳輸層124傳輸?shù)接袡C(jī)發(fā)光層123。
空穴和電子在有機(jī)發(fā)光層123中結(jié)合產(chǎn)生激子，然后激子從其激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)而發(fā)光。
空穴傳輸層122應(yīng)該促進(jìn)空穴注入并具有良好的空穴傳輸性質(zhì)?？昭▊鬏攲?22還可以阻擋電子的傳輸并具有高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)從而在即使溫度變化時(shí)也保持穩(wěn)定性。
為延長OLED的壽命(壽命是OLED的最大缺點(diǎn))，必需防止氧、離子或小分子從空穴傳輸層122擴(kuò)散。因此，需要形成具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的致密的薄膜，從而最小化由于空穴傳輸層造成的壽命的衰退。通過改進(jìn)空穴傳輸層122延長OLED的壽命的這些方法的例子包括在空穴傳輸層122摻雜熒光發(fā)光體，以及在空穴傳輸層122和有機(jī)發(fā)光層123摻雜熒光發(fā)光體。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，一種有機(jī)發(fā)光裝置(OLED)由于平穩(wěn)的空穴注入和調(diào)節(jié)的電子注入具有增加的壽命和改良的電流注入性質(zhì)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，一種OLED的制造方法在不降低效率的情況下降低了驅(qū)動(dòng)電壓并增加了壽命。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，OLED包括基板、形成在基板上的陽極、形成在陽極上的包括基于富勒烯材料的緩沖層、形成在緩沖層上的至少包括有機(jī)發(fā)光層的有機(jī)層和形成在有機(jī)層上的陰極。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，OLED包括基板、形成在基板上的陽極、形成在陽極上的包括基于富勒烯材料的緩沖層、形成在緩沖層上的并摻雜有基于富勒烯材料的空穴注入層和空穴傳輸層中的至少一個(gè)、形成在空穴注入層和空穴傳輸層中的至少一個(gè)上的有機(jī)發(fā)光層和形成在有機(jī)發(fā)光層上的陰極。
基于富勒烯的材料可以選自由C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94和C96所組成的組中。
緩沖層厚度的范圍為約1到約5nm。在一個(gè)實(shí)施方式中，緩沖層的厚度為約5nm。
空穴注入層或空穴傳輸層可以包括多層?？昭ㄗ⑷雽涌梢园ㄟx自由CuPc(酞菁銅)、4，4′，4″-三(N-(1-萘基)-N-苯基-胺基)-三苯胺(TNATA)、4，4′，4″-三(N-咔唑基)三苯胺(TCTA)、1，3，5-三(N，N-二-(4，5-甲氧苯基)-胺基苯基)苯、4，4′，4″-三(N，N-二苯基-胺基)-三苯胺(TDATA)、聚苯胺(PANI)和聚3，4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)所組成的組中的材料?？昭ㄗ⑷雽涌梢砸约s1wt％到約30wt％的濃度摻雜基于富勒烯的材料。
空穴傳輸層可以包括選自由N，N′-二萘基-N，N′-二苯基聯(lián)苯胺(NPD)、N，N′-二(3-甲基苯基)-N，N′-二-(苯基)-聯(lián)苯胺(TPD)、2，2′，7，7′-二苯基-胺基螺-9，9′-聯(lián)芴(s-TAD)、4，4′，4″-三(N-(3-甲基苯基-N-苯基胺基)三苯胺(MTDATA)和聚N-乙烯基咔唑(PVK)所組成的組中的材料。空穴傳輸層可以以約2wt％或更少的濃度摻雜基于富勒烯的材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，空穴傳輸層以約2wt％的濃度摻雜基于富勒烯的材料。
空穴傳輸層的空穴傳輸材料的最低未占具分子軌道(LUMO)的能量可以比基于富勒烯的材料的LUMO能量低。
OLED可以進(jìn)一步包括空穴阻擋層、電子傳輸層和/或電子注入層。
緩沖層可以通過蒸鍍方法形成，摻雜有基于富勒烯材料的空穴注入層和/或空穴傳輸層可以通過蒸鍍、旋涂或噴墨打印的方法形成。
有機(jī)發(fā)光層可以包括三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)，并具有約20到約30nm范圍的厚度。在一個(gè)實(shí)施方式中，有機(jī)發(fā)光層的厚度為約25nm。陰極可以包括LiF和Al，并具有約250到約350nm范圍的厚度。在一個(gè)實(shí)施方式中，陰極的厚度為約300nm。


通過參考結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)將被更好地理解，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的有機(jī)發(fā)光裝置(OLED)的截面視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的OLED的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明，其中顯示示例性的實(shí)施方式。但是，應(yīng)當(dāng)理解，提供附圖僅僅是為了說明性的目的，而不是用來限制本發(fā)明。本說明書中相同的標(biāo)記表示相同的元件。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的OLED的橫截面視圖。參見圖2，OLED200包括形成在基板20上的陽極210、有機(jī)層220、陰極230和位于陽極210和有機(jī)層220之間的緩沖層240。
基板20可以包括至少一個(gè)薄膜晶體管(未顯示)與陽極210相連接。
陽極210可以是透明的或者反射的。如果陽極210是透明的，它可以包括氧化銦錫(ITO)層、氧化銦鋅(IZO)層、氧化錫(TO)層或氧化鋅(ZnO)層。如果陽極210是反射的，它可以包括銀層、鋁層、鎳層、鉑層、鈀層、含有銀、鋁、鎳、鉑或鈀合金的金屬合金層或具有層疊在金屬合金層上的諸如ITO、IZO、TO或ZnO的透明氧化物層的金屬合金層。
陽極210可以通過濺鍍、氣相沉積如蒸鍍、離子束沉積、電子束沉積或激光燒蝕形成。
緩沖層240布置在陽極210上。緩沖層240包括基于富勒烯的材料。富勒烯是由象足球接縫一樣連接在一起形成所謂巴基球(buckyball)形狀的碳原子組成的自然存在的有機(jī)材料。富勒烯材料堅(jiān)硬而且光滑并能限制很小的材料。富勒烯材料也能打開，允許插入另一種材料，而且富勒烯材料可以象管道一樣相互連接在一起。
基于富勒烯的材料可以包括選自由C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94和C96所組成的組中的材料。
C60包括60個(gè)碳原子，具有足球形的結(jié)構(gòu)?；诟焕障┑牟牧铣洚?dāng)強(qiáng)電子受體并促進(jìn)空穴向空穴注入層221傳輸，正如隨后將要參照隧道效應(yīng)和p-摻雜效應(yīng)解釋的一樣。如果包括基于富勒烯材料的緩沖層240具有超過5nm的厚度，它起絕緣層的作用并引起驅(qū)動(dòng)電壓升高。但是，如果緩沖層240的厚度小于1nm，則不能充分增強(qiáng)空穴傳輸。因此，緩沖層240的厚度范圍為約1到約5nm，以降低驅(qū)動(dòng)電壓。在一個(gè)實(shí)施方式中，緩沖層240的厚度為約5nm。
緩沖層240可以通過蒸鍍形成。
有機(jī)層220布置在緩沖層240上。有機(jī)層220至少包括有機(jī)發(fā)光層223。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式中，如圖2所示，有機(jī)層220具有空穴注入層221、空穴傳輸層222、有機(jī)發(fā)光層223、電子傳輸層224和電子注入層225。但是，本發(fā)明不限于圖示的實(shí)施方式，而可以采用不同的結(jié)構(gòu)，例如去除包括空穴注入層221、空穴傳輸層222、電子傳輸層224和電子注入層225的某些層。也可以通過提供多層形成替代的結(jié)構(gòu)。
空穴傳輸層222布置在空穴注入層221上?？昭▊鬏攲?22促進(jìn)空穴傳輸?shù)接袡C(jī)發(fā)光層223，它包括小分子材料例如NPD、TPD、s-TAD或MTDATA或諸如PVK的聚合物材料。
空穴注入層221和空穴傳輸層222摻雜有基于富勒烯的材料。基于富勒烯的材料用作摻雜劑245，選自由C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94和C96所組成的組中。
摻雜有基于富勒烯材料的空穴注入層221和空穴傳輸層222可以通過蒸鍍、旋涂或噴墨打印而形成。
摻雜劑245摻雜在空穴注入層221中促進(jìn)空穴傳輸，其摻雜的濃度為基于空穴注入層221總重量的約1wt％到約30wt％。濃度小于1wt％可能無效，濃度大于30wt％可能妨礙電流注入。
當(dāng)電子從有機(jī)發(fā)光層223注入時(shí)，空穴傳輸層222中的摻雜劑245防止空穴傳輸材料因接受電子而劣化。
在一個(gè)實(shí)施方式中，空穴傳輸層222的空穴傳輸材料的最低未占具分子軌道(LUMO)比摻雜劑245(基于富勒烯的材料)的LUMO低。LUMO是未被電子占具的軌道中具有最低能級(jí)的軌道。摻雜劑245由于能級(jí)高所以能夠接受從有機(jī)發(fā)光層223注入的電子，從而防止空穴傳輸材料的劣化。
摻雜劑245摻雜在空穴傳輸層222中的濃度范圍為基于空穴傳輸層222總重量的約2wt％或更少。在一個(gè)實(shí)施方式中，摻雜劑245的摻雜濃度為約2wt％。大于2wt％的摻雜濃度降低摻雜效率。
在該實(shí)施方式中，空穴注入層221和空穴傳輸層222各自形成單層。但是在可替代實(shí)施方式中，可以去除其中的一層，或者二者之一或二者可以包括多層。有機(jī)發(fā)光層223布置在空穴傳輸層222上。有機(jī)發(fā)光層223可以是磷光層或熒光層。如果有機(jī)發(fā)光層223是熒光層，可以包括選自由Alq3、聯(lián)苯乙烯亞芳基(DSA)、DSA的衍生物、聯(lián)苯乙烯苯(DSB)、DSB的衍生物、4，4’-雙(2，2’-二苯乙烯基)-1，1’-聯(lián)苯(DPVBi)、DPVBi的衍生物、2，2’，7，7’-四(2，2-二苯乙烯基)螺-9，9’-聯(lián)芴(螺-DPVBi)和2，2′，7，7′-四(聯(lián)苯基-4-基)-9，9-螺聯(lián)芴(螺-聯(lián)六苯或螺-6P)所組成的組中的材料。此外，有機(jī)發(fā)光層223可以具有選自由苯乙烯胺類、二萘嵌苯類和聯(lián)苯乙烯基聯(lián)苯類(DSBPs)所組成的組中的摻雜材料。
如果有機(jī)發(fā)光層223是磷光層，可以包括選自由芳胺、咔唑和螺環(huán)化合物(spiros)所組成的組中的主體材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，主體材料選自由4，4-(N，N-二咔唑基)聯(lián)苯(CBP)、CBP的衍生物、N，N-二咔唑基-3，5-苯(mCP)、mCP的衍生物和螺環(huán)化合物衍生物所組成的組中。此外，有機(jī)發(fā)光層223可含有包括具有選自Ir、Pt、Tb和Eu的中心金屬的磷光有機(jī)金屬配合物的摻雜材料。磷光有機(jī)金屬配合物可以選自由三(1-苯基喹啉)合銥(PQIr)、二(1-苯基喹啉)乙酰丙酮合銥(PQIr(acac))、PQ2Ir(acac)、二(1-苯基異喹啉)乙酰丙酮合銥(PIQIr(acac))和八乙基卟啉合鉑(PtOEP)所組成的組中。
在全彩色OLED中，有機(jī)發(fā)光層223可以用高精度掩膜通過蒸鍍、噴墨打印或激光熱轉(zhuǎn)寫(laser thermal transfer)而形成。
有機(jī)發(fā)光層223的厚度為約15到約40nm。在一個(gè)實(shí)施方式中，有機(jī)發(fā)光層223的厚度為約30nm。如果有機(jī)發(fā)光層223的厚度小于15nm，效率會(huì)降低。如果有機(jī)發(fā)光層223的厚度大于40nm，驅(qū)動(dòng)電壓會(huì)升高。
空穴阻擋層(HBL)可以布置在有機(jī)發(fā)光層223上。但是，當(dāng)有機(jī)發(fā)光層223是熒光層時(shí)空穴阻擋層可以省去?？昭ㄗ钃鯇臃乐乖谟袡C(jī)發(fā)光層223中產(chǎn)生的激子在驅(qū)動(dòng)OLED時(shí)擴(kuò)散。空穴阻擋層可以包括二(2-甲基-8-喹啉)4-苯基苯酚)合鋁(III)(aluminum(III)bis(2-methyl-8-quinolinato)4-phenylphenolate，Balq)、4，7-二苯基-1，10-菲羅啉(BCP)、聚碳氟化合物(CF-X)、3-(4′-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4″-聯(lián)苯)-1，2，4-三唑(TAZ)或螺-TAZ。
電子傳輸層(ETL)224和電子注入層(EIL)225形成在有機(jī)發(fā)光層223上。電子傳輸層224促進(jìn)電子向有機(jī)發(fā)光層223傳輸，并可以包括聚合物材料例如2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-惡二唑(PBD)、TAZ或螺-PBD，或小分子材料例如Alq3、BAlq或二(2-甲基-8-喹啉)(三苯基甲硅烷氧基)合鋁(III)(SAlq)。電子注入層225促進(jìn)電子向有機(jī)發(fā)光層223的注入，并可以包括Alq3、LiF、Ga配合物或PBD。
電子傳輸層224和電子注入層225可以通過真空蒸鍍、旋涂、噴墨打印或激光熱轉(zhuǎn)寫形成。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，有機(jī)層220包括摻雜有富勒烯材料的空穴注入層221，空穴傳輸層222，有機(jī)發(fā)光層223，電子傳輸層224和電子注入層225。
陰極230可以包括LiF或Al，并位于有機(jī)層220上，所以包括有機(jī)發(fā)光層223的有機(jī)層220位于陽極210和陰極230之間。
陰極230的厚度為約250nm到約350nm。在一個(gè)實(shí)施方式中，陰極230的厚度為約300nm。
有機(jī)發(fā)光裝置200用氧化鋇封裝在金屬盒中。
下面給出本發(fā)明的實(shí)施例。提供這些實(shí)施例僅僅是為了說明性的目的，而不是用來限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1為OLED制造1nm厚的C60緩沖層。真空蒸鍍NPD空穴傳輸層。然后蒸鍍25nm厚的Alq3有機(jī)發(fā)光層。在有機(jī)發(fā)光層上形成電子傳輸層。然后蒸鍍300nm厚的LiF/Al陰極。然后，用氧化鋇將OLED封裝在金屬盒中。
實(shí)施例2按照實(shí)施例1中的方法制造OLED，區(qū)別在于緩沖層的厚度為3nm。
實(shí)施例3按照實(shí)施例2中的方法制造OLED，區(qū)別在于緩沖層的厚度為5nm。
實(shí)施例4按照實(shí)施例1中的方法制造OLED，區(qū)別在于真空蒸鍍空穴傳輸層。該空穴傳輸層包括比例為1∶0.02的NPD和C60，并且C60以2wt％的濃度存在。
實(shí)施例5按照實(shí)施例4中的方法制造OLED，區(qū)別在于緩沖層的厚度為3nm。
實(shí)施例6按照實(shí)施例4中的方法制造OLED，區(qū)別在于緩沖層的厚度為5nm。
對比例按照實(shí)施例1中的方法制造OLED，區(qū)別在于不采用緩沖層。
表1列出測定的實(shí)施例1-6和對比例的OLED的驅(qū)動(dòng)電壓和效率。參見表1，在實(shí)施例1到6中，測得驅(qū)動(dòng)電壓為7.5-8.6V，優(yōu)于對比例中測得的9V驅(qū)動(dòng)電壓。而且，當(dāng)空穴傳輸層含有濃度為2wt％的富勒烯作為摻雜劑時(shí)(實(shí)施例4到6)，驅(qū)動(dòng)電壓為比實(shí)施例1-3中采用不含富勒烯摻雜劑的NPD作為空穴傳輸層的OLED的驅(qū)動(dòng)電壓低0.3到1.1V。實(shí)施例1-6和對比例的OLED間的效率測量相似。
表1

當(dāng)實(shí)施例1-6的OLED在亮度為900cd/m2下驅(qū)動(dòng)時(shí)，其平均半衰期為至少500小時(shí)。這意味著與空穴傳輸層中不摻雜富勒烯且不采用緩沖層的對比例所顯示的100小時(shí)的半衰期相比，壽命提高了5倍或更多。
當(dāng)使用基于富勒烯的材料以促進(jìn)空穴注入和調(diào)節(jié)電子注入時(shí)，OLED的電流注入性質(zhì)和壽命得到提高。另外，降低驅(qū)動(dòng)電壓和提高壽命的同時(shí)沒有降低效率。
盡管參照某些示例性的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對描述的實(shí)施方式進(jìn)行各種修改，而不背離如所附權(quán)利要求中所列的本發(fā)明的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)發(fā)光裝置，包括基板；形成在基板上的陽極；形成在陽極上的、包括基于富勒烯材料的緩沖層；形成在緩沖層上的包括有機(jī)發(fā)光層的有機(jī)層；和形成在該有機(jī)層上的陰極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中基于富勒烯的材料選自由C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94和C96所組成的組中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中緩沖層厚度在約1nm至約5nm的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中緩沖層的厚度為約5nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中緩沖層通過真空蒸鍍形成。
6.一種有機(jī)發(fā)光裝置，包括基板；形成在基板上的陽極；形成在陽極上的、包括基于富勒烯材料的緩沖層；至少一個(gè)第一層，選自由空穴注入層、空穴傳輸層及其組合所組成的組中，其中空穴注入層和空穴傳輸層摻雜有緩沖層的基于富勒烯的材料，并形成在緩沖層上；形成在所述至少一個(gè)第一層上的有機(jī)發(fā)光層；和形成在有機(jī)發(fā)光層上的陰極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中基于富勒烯的材料選自由C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94和C96所組成的組中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中緩沖層的厚度在約1nm至約5nm的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中緩沖層的厚度為約5nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中緩沖層通過真空蒸鍍形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中空穴注入層包括選自由CuPc、TNATA、TCTA、TDAPB、TDATA、PANI和PEDOT所組成組中的材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中基于富勒烯的材料以基于空穴注入層總重量的1wt％至30wt％的濃度存在于空穴注入層中。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中空穴傳輸層包括選自由NPD、TPD、s-TAD、MTDATA和PVK所組成組中的材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中基于富勒烯的材料以基于空穴傳輸層總重量的約2wt％或更少的濃度存在于空穴傳輸層中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中基于富勒烯的材料以約2wt％的濃度存在于空穴傳輸層中。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中空穴傳輸層包括最低未占具分子軌道LUMO的能量比基于富勒烯材料的最低未占具分子軌道能量低的材料。
1 7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中摻雜有基于富勒烯材料的所述至少一個(gè)第一層采用選自由真空蒸鍍、旋涂和噴墨打印所組成組中的方法形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述至少一個(gè)第一層包括多層。
19.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，進(jìn)一步包括選自由空穴阻擋層、電子傳輸層、電子注入層及其組合所組成組中的至少一個(gè)第二層，其中所述至少一個(gè)第二層布置在有機(jī)發(fā)光層上。
20.一種有機(jī)發(fā)光裝置，包括基板；形成在基板上的陽極；形成在陽極上的、包括基于富勒烯材料的緩沖層；至少一個(gè)第一層，選自由空穴注入層、空穴傳輸層及其組合所組成的組中，其中空穴注入層和空穴傳輸層摻雜有緩沖層的基于富勒烯的材料，并形成在緩沖層上；形成在所述至少一個(gè)第一層上的有機(jī)發(fā)光層；至少一個(gè)第二層，選自由空穴阻擋層、電子傳輸層、電子注入層及其組合所組成的組中，其中所述至少一個(gè)第二層形成在有機(jī)發(fā)光層上；和形成在所述至少一個(gè)第二層上的陰極。
全文摘要
本發(fā)明提供了有機(jī)發(fā)光裝置。一種有機(jī)發(fā)光裝置，包括含有基于富勒烯材料的緩沖層和摻雜有基于富勒烯材料的空穴注入層和/或空穴傳輸層。
文檔編號(hào)H05B33/12GK1855576SQ20061007269
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月12日
發(fā)明者李俊燁, 千民承 申請人:三星Sdi株式會(huì)社