CN100580976C - 有机发光显示器、阴极复合层及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机发光显示器及其阴极复合层的制造方法。上述有机发光显示器包括一基板、一阳极设置于基板上、至少一有机发光层设置于阳极上、一缓冲层设置于有机发光层上、以及一阴极设置于缓冲层上。上述阴极包括一第一阴极层、一第二阴极层以及一第三阴极层。第一阴极层包括导电材料，第二阴极层包括电子传输材料，第三阴极层包括导电材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机发光显示器元件，特别是涉及一种具有多层阴极结构的有机发光显示器元件，以及上述有机发光显示器元件的阴极复合层的制造方法。
背景技术
有机发光显示器元件，例如有机电激发光(organic light emitting diode，OLED)显示器，已广泛地研究应用于平面显示器领域中。运用有机发光元件的平面显示器，不同于其它的液晶显示器，由于其具有自发光的特性因而具有较高亮度且不需背光***(backlight system)。此外，藉由使用不同的有机材料，有机发光元件可高效能地发出红、绿、蓝等色光。并且，有机发光元件能在低驱动电压的操作条件下运作且在高倾斜视角下可清楚辨别。
有机发光元件通常具有多层结构，包括至少一有机发光层夹置于一阳极与一阴极之间。有机发光元件的基本操作原理简述如下：当一电压施于阳极与阴极间，电子与空穴个别地被驱使移动至有机发光层中，于此时电子与空穴相互结合而发光。
美国专利第6,137,223、6,579,629、及6,013,384号对有机电激发光(organiclight emitting diode，OLED)显示器有清楚而详细的揭露。阳极通常由透明的导电材料所构成，例如氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)，以及阴极通常由金属所构成。在阴极的形成方法中优选使用的是热蒸镀法(thermal evaporation)及电子束沉积法(e-beam deposition)，其原因在于不会损及有机发光层。然而，上述这些制造工艺却非常没有效率。另一方面，虽然溅射法(sputtering)具有许多优点，例如短制造工艺周期、优选的薄膜附着性、及沉积材料使用的经济性，但可能损及有机发光层的电性。有鉴于此，业界极需一种有机发光元件的阴极结构可利用溅射法沉积形成而在本质上不会损及有机发光层。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述有机电激发光显示器的制造问题，本发明的目的在于提供一种具有多层阴极的有机电激发光显示器，可利用溅射法形成，有效地减短制造工艺周期、提升薄膜附着性、及改善沉积材料使用的经济性。
根据上述目的，本发明提供一种有机电激发光显示器，包括：一基板；一阳极，设置于基板上；至少一有机发光层，设置该阳极上；一缓冲层，设置于有机发光层上；以及一阴极，设置于缓冲层上，包括一第一阴极层、一第二阴极层、及一第三阴极层，其中第一阴极层包括导电层，第二阴极层包括电子传导层，及第三阴极层包括导电层。
根据上述目的，本发明还提供一种有机电激发光显示器元件的阴极的制造方法，包括下列步骤：形成一第一阴极层，包括一导电材料，于有机发光显示器元件的缓冲层上；形成一第二阴极层，包括一电子传输材料，于第一阴极层上；形成一第三阴极层，包括一导电材料，于第二阴极层上。
以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。
附图说明
图1为显示根据本发明具体实施例的多层阴极的有机发光元件的剖面示意图；
图2为显示根据本发明另一实施例的多层阴极的有机发光元件的剖面示意图；
图3为显示根据本发明实施例第一阴极层由物理气相沉积法形成于真空腔体的装置示意图；
图4为显示根据本发明实施例第三阴极层由溅射法所形成的装置示意图；以及
图5为显示根据本发明又一实施例的有机发光元件的剖面示意图。
简单符号说明
100～有机发光元件；110～基板；120～阳极；130～有机发光层；140～缓冲层；150～第一阴极层；160～第二阴极层；170～第三阴极层；180～阴极；200～有机发光元件；210～基板(Glass)；220～阳极(ITO)；230～第一有机发光层(NPB)；232～第二有机发光层(AlQ3:C545T)；234～第三有机发光层(AlQ)；240～缓冲层(LiF)；250～第一阴极层(Al)；260～第二阴极层(CuPc)；270～第三阴极层(Li:Al)；300～真空腔体；310～钨坩锅；320～铝锭；330～加热器；340～基板；350～真空***；210～基板；420～Al:Li靶材；430、440～电极；450～氩气(Ar)；500～有机发光元件；510～基板；520～阳极；530～空穴注入层；540～空穴传输层；550～有机发光层；560～缓冲层；570～第一阴极层；580～第二阴极层；590～第三阴极层。
具体实施方式
请参阅图1，藉由一具体实施例说明本发明的有机发光元件100。有机发光元件100包括一基板110、一阳极120、一有机发光层130、一缓冲层140、一阴极180。上述阴极180包括一第一阴极层150、一第二阴极层160以及一第三阴极层170。
基板110可包括玻璃、石英、或透明高分子材料，例如塑料。阳极120设置于基板110上，其包括透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)。有机发光层130设置于阳极120上，包括至少一发光掺杂材料。发光掺杂材料可有包括红光、绿光、或蓝光发光掺杂材料。红光发光掺杂材料可包括有机材料DCJTB。绿光发光掺杂材料可包括有机材料C545T。蓝光发光掺杂材料可包括有机材料TBP。就本领域技术人员而言，应可了解的是该多层堆栈有机发光层可设置于阳极120上。设置于有机发光层130上的缓冲层140可包括碱金属卤化物，例如LiF、CsF、CsI、KI及NaCl。
阴极180设置于缓冲层140上，且包括第一阴极层150、第二阴极层160以及第三阴极层170。第一阴极层150设置于缓冲层140上，其材料包括金属，例如铝、镁或钙皆可用来形成第一阴极层150。第一阴极层150的厚度大于0但大约不超过600埃优选者为第一阴极层150的厚度范围大约介于50至600埃
第一阴极层150可藉由物理气相沉积法(PVD)形成，例如热蒸镀法(thermal evaporation)及电子束沉积法(e-beam deposition)。
由于第一阴极层150的存在，增加了注入有机发光层130的电子，因而改善元件的电性极发光效率。此外，第一阴极层150可实质上地避免有机发光层130在第三阴极层170形成过程中遭受到离子轰击所造成损伤。因此，第三阴极层170可由例如溅射法所沉积形成，其速率大于传统步骤所形成单一阴极层的沉积速率。更有甚者，第一阴极层150反射自有机发光层130散发的光以避免被第二阴极层160所吸收，进而避免降低元件的亮度。
第二阴极层160优选为包括至少一具有多于15个π键的高共轭有机材料，例如，邻苯二甲基蓝(phthalocyanine，Pc)、三芳基胺(triarylamine)、聚多方基(polyaryl)、C60、或聚对本撑乙炔(polyparaphenylene vinylene，PPV)。邻苯二甲基蓝Pc包括金属邻苯二甲基蓝，例如铜邻苯二甲基蓝(copperphthalocyanine)。三芳基胺(triarylamine)包括N，N-双(唑基)-4，4’-联苯基(CBP)(N，N-bis(carbazolyl)-4，4’-biphenyl(CBP))以及N，N’-双(1-甲川)-N，N’-二苯-1，1’-联苯-4，4’-双胺(NPB)(N，N’-bis(1-naphthyl)-N，N’-diphenyl-1，1’-bipheny-4，4’-diamine(NPB))。聚多方基(polyaryl)包括特-丁基-二嵌苯(tert-butyl perylene(TBADN))。于本发明的一实施例中，金属邻苯二甲基蓝，例如铜邻苯二甲基蓝(copper phthalocyanine)可用以形成第二阴极层160。第三阴极层170优选者包括一碱金属合金，例如含锂金属的合金，其中碱金属合金所含的碱金属成分比例大约为0.1％至10％。第三阴极层170可藉由溅射法沉积形成。由于第一阴极层150所提供的保护，第三阴极层170可以溅射速率大于10埃
/秒的条件形成而不损及有机发光层130。
请参阅图2，根据本发明有机发光元件200的实施例，基板210包括玻璃。一阳极220包括氧化铟锡(ITO)，厚度范围大约为600埃
第一有机发光层230包括NPB(4，4’-bis[N-(1-naphthyl)-N-pheny-amino]biphenyl)，厚度范围大约为200埃
一第二有机发光层232包括AlQ3(tris-(8-hydroyqunoline)aluminum)：C545T(10-(2-benzothiazolyl)-1，1，7，7-tetramethyl-2，3，6，7-tetrahydro-1H，5H，11H-[1]benzo-pyrano[6，7，8-ij]quinolizin-11-one)，厚度范围大约为300埃
一第三有机发光层234包括AlQ，厚度范围大约为400埃
一缓冲层240包括LiF，具有厚度范围大约为10埃
一第一阴极层250包括Al，具有厚度范围大约为200埃
一第二阴极层260包括CuPc，具有厚度范围大约为200埃
一第三阴极层270包括Li:Al，具有厚度范围大约为大于1000埃
请参阅图3，第一阴极层250由物理气相沉积法形成于一真空腔体300中。一铝锭320置于真空腔体300内的钨坩锅310中。一基板340，其上形成有一LiF缓冲层240(如图2所示)，设置于铝锭320的相对侧。提供一真空***350以使真空腔体300内的真空达到至少2.4×10-6pa。当钨坩锅310藉由加热器330加热至铝的升华温度以上时，例如温度高于660℃、压力约为2.4×10-6pa时，铝升华气化并沉积在基板340上以形成第一阴极层250。
请参阅图4，第三阴极层270由溅射法所形成。一Al:Li靶材420设置于邻近电极430处。一基板410，其上已形成第二阴极层260，并且设置对向于邻近电极440的靶材420，并以50mm/min的速率移动。氩气(Ar)450气体的流速为50sccm/sec。直流(DC)溅射的功率为200W。由上述条件，第三阴极层270以62.5埃
/min的沉积速率成长。
相较于现有技术，由于第一阴极层250，因此本发明的有机发光元件具有优选的发光效率、高电流密度及高亮度。例如，当一电压差，例如7V，施于阳极220与第三阴极层270之间。相较于现有技术的有机发光元件，发光效率自现有的7.6cd/A增至10.4cd/A，电流密度自现有的85mA/cm2增至130mA/cm2，且亮度自现有的6200cd/m2增至14000cd/m2。整体而言，本发明的实施例至少较现有技术增加上述电性的30％。
请参阅图5，本发明另一实施例的有机发光元件500包括：一基板510、一阳极520、一空穴注入层530、一空穴传输层540、一有机发光层550、一缓冲层560、一第一阴极层570、一第二阴极层580、以及一第三阴极层590。空穴注入层530可包括邻苯二甲基蓝(phthalocyanine)，例如铜邻苯二甲基蓝CuPc(copper phthalocyanine)，可增加空穴自阳极520注入的数目及增加空穴流向有机发光层550的数目。根据本实施例，空穴注入层530可由热蒸镀法形成，厚度范围大约为200埃空穴传输层540包括NPB，其具易传输自阳极520注入的空穴的能力，以及易传输空穴注入层530内空穴至有机发光层550的能力。空穴传输层540可由热蒸镀法形成，厚度范围大约为200埃
本发明的特征与效果在于利用具有多层(例如三层)的阴极复合层的有机发光元件，可利用溅射法沉积形成阴极而在本质上不会损及有机发光层。藉由第一阴极层可增加注入有机发光层的电子，因而可改善元件的电性及发光效率。此外，第一阴极层可实质上地避免有机发光层遭受到在第三阴极层形成过程中离子轰击所造成损伤。因此，第三阴极层可由例如溅射法所沉积形成，其速率大于传统步骤所形成单一阴极层的沉积速率。更有甚者，第一阴极层反射自有机发光层散发的光以避免被第二阴极层所吸收，进而避免降低元件的亮度。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
Claims (13)
1.一种有机发光显示器，包括：
一基板；
一阳极，包括透明导电材料，设置于该基板上；
至少一有机发光层，设置于该阳极上；以及
一阴极复合层，设置于该有机发光层上，该阴极复合层包括一具有导电材料的第一阴极层、一具有电子传输材料、且位于该第一阴极层上的第二阴极层、及一具有导电材料、且位于该第二阴极层上的第三阴极层；
其中该第二阴极层包括至少一具有多于15个π键的高共轭有机材料。
2.如权利要求1所述的有机发光显示器，还包括一缓冲层，设置于该有机发光层上。
3.如权利要求1所述的有机发光显示器，其中该第一阴极层由含有以下材料物质所构成：铝、镁或钙。
4.如权利要求1所述的有机发光显示器，其中该第一阴极层的厚度范围介于50至600埃。
5.如权利要求1所述的有机发光显示器，其中该高共轭有机材料包括选自由邻苯二甲基金属、三芳基胺、聚多方基、C60、及聚对本撑乙炔组成的组中的一种或几种材料。
6.如权利要求5所述的有机发光显示器，其中该邻苯二甲基金属包括邻苯二甲基铜。
7.如权利要求1所述的有机发光显示器，更包括：
一空穴注入层，设置于该阳极上；以及
一空穴传输层，设置于该空穴注入层上，及该有机发光层下。
8.一种有机发光显示器的阴极复合层的制造方法，至少包括：
形成包括一导电材料的一第一阴极层，于该有机发光显示器元件的一缓冲层上，其中该有机发光显示器包括一阳极，该阳极包括透明导电材料；
形成包括一电子传输材料的一第二阴极层，于该第一阴极层上；以及
形成包括一导电材料的一第三阴极层，于该第二阴极层上；
其中该第二阴极层包括至少一具有多于15个π键的高共轭有机材料。
9.如权利要求8所述的有机发光显示器的阴极复合层的制造方法，其中该第一阴极层由含有以下材料物质所构成：铝、镁或钙。
10.如权利要求8所述的有机发光显示器的阴极复合层的制造方法，其中该第一阴极层由物理气相沉积法所形成。
11.如权利要求10所述的有机发光显示器的阴极复合层的制造方法，其中该第一阴极层由热蒸镀或电子束沉积法所形成。
12.如权利要求8所述的有机发光显示器的阴极复合层的制造方法，其中该高共轭有机材料包括选自由邻苯二甲基金属、三芳基胺、聚多方基、C60、及聚对本撑乙炔组成的组中的一种或多种材料。
13.如权利要求12所述的有机发光显示器的阴极复合层的制造方法，其中该邻苯二甲基金属包括邻苯二甲基铜。
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