CN1620214A

CN1620214A - 一种新型有机电致发光器件

Info

Publication number: CN1620214A
Application number: CN 200310110976
Authority: CN
Inventors: 林祖伦; 祁康成; 陈文彬; 付东; 王克斌
Original assignee: SHENZHEN SAST DISPLAY CO Ltd; University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: SHENZHEN SAST DISPLAY CO Ltd; University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2005-05-25

Abstract

本发明公开了一种新型有机电致发光器件，它采用一个由逸出功低、电导率高且化学稳定性高的六硼化镧(LaB₆)薄膜作为器件的阴极。为了增加阴极的导电能力或使阴极透明化，六硼化镧(LaB₆)薄膜表面可以覆盖金属薄膜或ITO薄膜。该阴极根据六硼化镧(LaB₆)的厚度不同以及表面覆盖层的性质不同，可以实现不透明的阴极也可以实现透明的阴极。本发明的新型有机电致发光器件，具有使用寿命长和发光亮度与发光效率高的特点。

Description

一种新型有机电致发光器件

技术领域

本发明属于光电子技术领域，它特别涉及有机发光二极管器件。

背景技术

有机电致发光器件(Organic Electroluminescent Device，缩写为OEL器件)又称为有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，缩写为OLED)，包括聚合物OLED和小分子OLED两种类型。OEL器件具有发光效率高、工作电压低、结构简单、容易制造、制造成本低、可制成适度弯曲的柔性器件等特点，能够高效地发出白、绿、蓝、红、紫等各种颜色的光。OEL器件在移动电话、个人数字助理(PDA)、计算机显示、电视、车载信息显示、电话、照明等应用领域将逐步得到广泛的应用。由于OEL器件的发光亮度高，视角宽、响应速度快、工作温度范围宽、功耗低、制造成本低等显著优点，OEL器件被认为是未来取代阴极射线管(CRT)和液晶显示器(LCD)的首选器件。

OEL器件的基本结构属于夹层式结构，如图1所示，包括：基底1、阳极2、有机层3、阴极4。基底1通常采用玻璃、塑料、硅片、有源矩阵驱动基板等，阳极2可以采用ITO(氧化铟锡)薄膜，有机层3包括有机发光层、电子传输层、空穴传输层等。有机层3被阳极2和阴极4像三明治一样夹在中间，并且至少一侧为透明电极以便获得发光输出。图2～图4为不同的OEL器件结构。

图2为单层OEL器件结构。器件的基底1可以为透明的玻璃或塑料。器件的阳极2为ITO薄膜，在器件的阳极和阴极之间，有一层由一种或数种有机物质组成的有机发光层3，有机发光层3发出的光通过基底1透射出来。

图3为双层OEL器件的结构，这种结构使电子和空穴的复合区远离电极，提高了平衡载流子注入速率，从而提高了OEL器件的效率。图3(a)的结构称为DL-A型，其有机发光层5为电子传输性能好的有机发光材料，而在有机发光层5和阳极2之间***空穴传输层6用于调节空穴和电子注入到有机发光层5的效率，空穴传输层还起着阻挡电子的作用，使注入的电子和空穴在有机发光层5中产生复合。图3(b)的结构称为DL-B型，其有机发光层5为空穴传输性能好的有机发光材料，而在有机发光层5和阴极4之间***电子传输层7。

图4为三层OEL器件结构，在阴极4和阳极2之间依次排列有电子传输层7、有机发光层5、空穴传输层6，是目前OEL器件常用的结构。

为了得到白色或彩色的有机EL器件，各种更复杂的器件结构还在不断地出现。

尽管OEL器件的内部结构各不相同，但是都需要一个将电子传输到有机层3的阴极4，在有些情况下，如果OEL器件的基底材料不透明，如采用单晶硅作基底材料时，还希望阴极4层具有适当的光透过率，以便让有机发光层5发出的光能够从阴极透射出来。

OEL器件的发光亮度、使用寿命与阴极4的电子逸出功有密切的联系，阴极的电子逸出功越低，电子的注入效率越高，发光效率越高，在同样发光亮度下，所需的驱动电流越小，OEL器件的使用寿命就越长。因此，为了提高电子的注入效率，要求选用电子逸出功尽可能低的材料做阴极。目前，有机EL器件的阴极主要有以下几种：

(1)单质金属阴极。具有低电子逸出功的金属都可用作阴极材料，如银(Ag)、镁(Mg)、铝(Al)、锂(Li)、钙(Ca)、铟(In)等。图5中列出了一些常用金属的电子逸出功值。

(2)合金阴极。由于低电子逸出功金属的化学性质活泼，它们在空气中易于被氧化，影响OEL器件的使用寿命。因此，常把低电子逸出功金属和高电子逸出功且化学性能比较稳定的金属一起蒸发形成合金阴极，如Mg∶Ag(10∶1)，Li∶Al(0.6％Li)合金电极。Li∶Al合金和Mg∶Ag合金的电子逸出功分别为3.2eV和3.7eV。欧洲专利EP 0 876 086 A2，EP 0 880 305 A1，EP 0 880 307 A2中，TDK公司提出了一种溅射法沉积OEL器件阴极薄膜的方法，该方法在所有有机层沉积完成之后，在真空状态下将基片转移到溅射室用溅射的方法沉积阴极。该阴极材料为含有原子浓度0.1～20％的金属锂(Li)及微量的至少一种金属铜(Cu)、镁(Mg)、锆(Zr)的铝合金。

(3)层状阴极。这种阴极是由一层极薄的绝缘材料，如LiF，Li₂O，MgO，Al₂O₃和外面一层较厚的Al组成的双层电极。层状阴极的电子注入性能比纯Al电极有很大的提高，可以得到更高的发光效率和更好的I-V特性曲线。

(4)掺杂复合型电极。将掺杂有低电子逸出功金属的有机层夹在阴极和有机发光层之间，可以大大改善器件的性能。

OEL器件的使用寿命受器件工作环境的严重影响。空气中的氧气和水汽是影响OEL器件寿命的重要因素。在空气中的水汽和氧气的作用下，金属阴极材料容易被氧化，形成不导电的金属氧化物，在OEL器件上形成不发光的黑点，限制器件的使用寿命。为了避免空气中的水汽和氧气对器件性能的影响，OEL器件通常需要进行封装处理，用水汽和氧气不易渗透的材料覆盖OEL器件表面以隔绝空气中的水汽和氧气，减缓阴极的失效速度。

综上所述，为了获得发光效率高且寿命长的OEL器件，不仅需要OEL器件的阴极具有低的电子逸出功，还需要具有高的化学稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型有机电致发光器件，它具有使用寿命长和发光亮度与发光效率高的特点。

本发明提供了一种新型有机电致发光器件，它包括：基底1、阳极2、有机层3，其特征是它还包括阴极4，所述的阴极4可以是六硼化镧(LaB₆)薄膜，也可以是六硼化镧薄膜与其他导电薄膜如ITO、金属薄膜等组成的多层薄膜。

需要说明的是，当阴极4由六硼化镧薄膜或六硼化镧薄膜和ITO薄膜组成时，该阴极还可可以作为OEL器件透明型阴极使用。采用六硼化镧阴极的OEL器件可以具有任意已知的OEL器件结构。

本发明的实质：选择耐氧气和水汽氧化且电子逸出功低的材料：六硼化镧(LaB₆)作为阴极。六硼化镧(LaB₆)材料具有电子逸出功低、化学性质稳定等特点，使得六硼化镧(LaB₆)作为阴极的OEL器件的寿命、发光效率和亮度得到提高。

六硼化镧材料的电子逸出功只有2.4ev～2.6ev，500℃以下具有极高的化学稳定性，与水蒸气、氧气不发生化学反应，另外，六硼化镧材料的电导率高，常温下与金属铅(Pb)的电导率相当，略低于金属铝(Al)的电导率。因此，采用六硼化镧材料作为OEL器件的阴极与镁银合金或铝锂合金等OEL器件的阴极相比具有更低的电子逸出功，与钙和其它常用阴极相比具有更高的化学稳定性，因此，采用六硼化镧作为OEL器件的阴极不仅能够提高阴极的电子传输效率，而且能够提高OEL器件承受空气中水蒸气和氧气劣化作用的能力，从而提高OEL器件的使用寿命和发光亮度与发光效率。

六硼化镧阴极薄膜可以采用电子束蒸发、射频溅射、激光蒸发等方法沉积形成，原则上可以用于各种结构的OEL器件中。在OEL器件中，六硼化镧薄膜即可单独使用作为OEL器件的阴极，也可以与其他导电薄膜，如ITO、金属薄膜等，形成双层或多层的OEL器件的阴极。当与ITO形成多层阴极时，该复合薄膜可用于透明型OEL器件和堆栈型彩色OEL器件中。

本发明为了提高OEL器件发光效率，避免OEL器件阴极受水蒸气和氧气劣化作用的影响，采用电子逸出功低且化学性质稳定的阴极，从而提高OEL器件的使用寿命和发光亮度与发光效率。

综上所述，由于六硼化镧(LaB₆)材料具有电子逸出功低、化学性质稳定等特点，因此本发明采用六硼化镧(LaB₆)作为阴极，使得OEL器件的寿命、发光效率和亮度得到提高。

附图说明

图1是OEL器件结构示意图

其中，1是基底，2是阳极，3是有机层，4是阴极；

图2是单层OEL器件结构示意图

其中，1是基底，2是阳极，5是有机发光层，4是阴极；有机发光层5构成图1中的有机层3；

图3是双层OEL器件结构示意图

图(a)中有机层3由有机发光层5和空穴传输层6构成

图(b)中有机层3由有机发光层5和电子传输层7构成

其中，1是基底，2是阳极，5是有机发光层，6是空穴传输层，7是电子传输层，4是阴极；

图4是三层OEL器件结构示意图

其中，1是基底，2是阳极，5是有机发光层，6是空穴传输层，7是电子传输层，4是阴极；由有机发光层5、空穴传输层6和电子传输层7构成图1中的有机层3。

图5常用阴极材料的电子逸出功列表

图6是厚度为150纳米的六硼化镧薄膜的光谱透过率曲线

图7是采用六硼化镧作阴极的OEL器件的一种结构示意图

其中，8是玻璃，9是ITO薄膜，10是12纳米厚的酞菁铜薄膜，11是60纳米的8-羟基奎林铝薄膜，12是60纳米的8-羟基奎林铝薄膜，13是20纳米的六硼化镧薄膜，14是1微米的铝层。基底1由玻璃8构成，阳极2由ITO薄膜9构成，空穴传输层6是12纳米厚的酞菁铜薄膜10，有机发光层5是60纳米的8-羟基奎林铝薄膜11，电子传输层7是60纳米的8-羟基奎林铝薄膜12，阴极4由六硼化镧薄膜13和铝层14构成。

具体实施方式

实施实例一：六硼化镧的电子束蒸发镀膜

将六硼化镧(单晶或多晶)放在石墨甘锅内，用电子束加热使六硼化镧蒸发沉积到玻璃基片上。图4为厚度为150纳米的六硼化镧薄膜的透过率特性。可见在整个可见光谱范围内，六硼化镧薄膜具有比较高的光学透过率，而同样厚度的镁银合金阴极薄膜在此厚度下可见光几乎不能透过。

实施实例二：使用六硼化镧阴极的OEL器件

使用六硼化镧阴极的OEL器件的一种结构如图7所示，在玻璃基底8上首先沉积ITO薄膜9后，然后依次热蒸发12纳米厚的酞菁铜薄膜10作为空穴传输层6、60纳米厚的8-羟基奎林铝薄膜11作为有机发光层5和60纳米厚的8-羟基奎林铝薄膜12作为电子传输层7；然后采用电子束蒸发20纳米厚的六硼化镧薄膜13，最后再热蒸发1微米厚的金属铝层14增强阴极的导电能力。

Claims

1、一种新型有机电致发光器件，它包括：基底(1)、阳极(2)、有机层(3)，阴极(4)，其特征是所述的阴极(4)可以是六硼化镧(LaB₆)薄膜，也可以是六硼化镧薄膜与导电薄膜组成的多层薄膜。

2、根据权利要求1所述的一种新型有机电致发光器件，其特征是所述的导电薄膜可以是ITO薄膜，也可以是金属薄膜。