CN1620216A - 有机电致发光设备 - Google Patents
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Abstract
一种有机电致发光设备，其包括基底、在基底上形成的第一电极层，在第一电极层上形成的第二电极层。具有发光层的有机层插在第一电极层和第二电极层之间，并且透明层形成于第二电极层上。可以在保持第二电极层的透射率的同时避免了对有机层的损害。
Description
本申请要求享受于2003年11月21日提交的申请号为2003-83051的韩国专利申请的优先权，因此正如本文中充分阐明的一样，这篇韩国专利申请在此引入作为参考。
发明背景
发明领域
本发明涉及一种有机电致发光设备，更特别地涉及一种具有改进电极结构的有机电致发光设备。
相关技术的详述
通常，电致发光(EL)设备是自光显示器，它通过电激发荧光有机化合物来发射光，而且它比起液晶显示器(LCD)具有很多优点，包括具有更低的驱动电压，更薄的厚度，更广的的视角和更快的反应速度。因此，发展EL设备作为下一代显示器引起了越来越多的兴趣。
EL设备可以是无机的，也可以是有机的，这取决于发光层是由无机材料还是有机材料制成。
对于有机EL设备，有机层是以一种预置方式在玻璃或透明绝缘基底上形成的，而且电极层形成于有机层的上表面和下表面。通常用于有机层的有机化合物包括酞菁，如铜酞菁(CuPc)，N，N-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基-联苯胺(NPB)，或三-8-羟基喹啉铝(Alq3)。
当正电压和负电压施加在上述有机EL设备的电极上时，来自和正电压相连接电极上的空穴通过空穴迁移层向发光层迁移，而且来自和负电压相连接电极上的电子通过电子迁移层注入发光层。这些电子和空穴然后在发光层结合产生激发子。当激发子由激发态转变为基态时，发光层的荧光分子发射光，从而显示出图像。
从发光层发射的光可以从基底顶部发出。它也可以从基底底部的密封元件发出，或者它也可以由上述两个方向发出。前述EL设备叫作前端发射型，后述EL设备叫作双向发射型。
图1显示了一种具有可以用做前端发射型和双向发射型结构的有机EL设备。参考图1，有机EL设备包括玻璃基底11，在玻璃基底11上形成的第一电极层12，在第一电极层12上形成的具有多层结构的有机层13，在有机层13上形成的由金属制成的第二电极层14，和在第二电极层14上形成的透明辅助电极层15。
第一电极层12可以由透明材料制成，如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)或反光材料，如金属。第二电极层14可以是金属薄膜。辅助电极层15可以由透明导电材料制成，如ITO或IZO，用来加强第二电极层14的传导性。因此，从有机层13的发光层(没有标示出)发射的光可以通过第二电极层14或通过第二电极层14和基底11发出，从而产生图像。
然而，在具有上述结构的有机EL设备中，为了增加光的透射率，第二电极层14可制成厚度为大约100埃。但是由于该层很薄，会导致膜缺乏均一性，这就会生成图1中所示的针孔14a。在透明辅助电极层1 5沉积在第二电极层14上时，这些针孔14a会使EL设备中形成缺陷。
换句话说，如果通过溅射ITO或IZO沉积辅助电极层15时，通过针孔14a暴露在外的有机层13就会被等离子体或高能粒子损害。这一现象随着第二电极层14的厚度变薄而恶化，因为当第二电极层14变薄时，它的均一性就会变差。结果，第二电极层14可能会以岛形分布，不能充分覆盖有机层13。
当等离子体或高能粒子损害有机层13时，它的受损部分D就会起黑点的作用。
考虑到这些问题，第二电极层14可以作得厚一点，但这会降低光的透射率，从而减少了发光率。而且，为了补偿减少的发光率就要消耗高的能量。
美国专利US6284393公开了一种有机EL设备，其包括形成在阴极和有机层之间层状夹心结构的导电膜。然而这篇专利对薄阴极造成的问题仍然没有解答。
发明概述
本发明提供了一种有机EL设备，它保持了沉积在有机层上的第二电极层的光透射率并且避免了有机层受到损害。
本发明的另外的特点将在以下的说明中阐述，其中的一部分可以通过说明使人明白或者通过本发明的实践可以使人了解。
本发明公开了一种有机EL设备，其包括基底、在基底上形成的第一电极层，和在第一电极层上形成的第二电极层。其中具有发光层的有机层***在第一电极层和第二电极层之间，透明层形成于第二电极层上。
本发明还公开了一种有机EL设备，其包括基底、在基底上形成的第一电极层、在第一电极层上形成的有机层和在有机层上形成的第二电极层。透明的导电层形成于第二电极层上，而且透明的导电层的厚度为大约30埃到大约1500埃。
本发明还公开了了一种有机EL设备，包括基底、在基底上形成的第一电极层、在第一电极层上形成的有机层和在有机层上形成的第二电极层。透明绝缘层形成于第二电极层上，而且透明绝缘层的厚度为大约30埃到大约1,000埃。
应当理解，前述的一般性说明和接下来的详细说明都是示范性的和说明解释性的，是为了对权利要求所要求的发明作进一步的解释说明。
附图的简介
所附的附图是为了对发明作进一步理解，并且结合构成本说明书的一部分，用来图解本发明的实施例而且和描述部分一起解释本发明的原理。
图1是包括透明第二电极层的常规有机EL设备的横截面视图。
图2是根据本发明实施例的有机EL设备的横截面视图，其包括透明第二电极层。
图3是根据本发明的第二个实施例的有机EL设备的横截面视图，其包括透明第二电极层。
图4是根据本发明的第三个实施例的有机EL设备的横截面视图，其包括透明第二电极层。
图5和图6是图4所示的有机EL设备的部分平面视图。
图7是显示本发明实施例与比较实施例的有机EL设备的亮度对比电压的曲线。
发明详述
在下文将参考附图详细描述本发明的实施例。
图2显示了本发明实施例的有机EL设备。附图2所示的结构可以应用于无源基质有机EL设备和有源基质有机EL设备。
参考附图2，本发明实施例的有机EL设备包括按顺序叠加在基底21上的第一电极层22、有机层23和第二电极层24。
包括许多TFT和电容器的基底21可以由透明玻璃、硅、塑料材料或其他类似材料制成。
当正电压和负电压施加在第一电极层22和第二电极层24上时，***第一电极层22和第二电极层24之间的有机层23就会发射光。
有机层23可以是低分子有机层或高分子有机层。低分子有机层可以具有单-叠层或多-叠层结构的空穴注入层(HIL)、空穴迁移层(HTL)、有机发射层(EML)、电子迁移层(ETL)和电子注入层(EIL)。CuPc、NPB或Alq3都可以作为低分子有机层的有机材料。低分子有机层可以通过真空沉积或其他类似的方法制成。
高分子有机层的结构可包括空穴迁移层和有机发射层。在这种情况下，空穴迁移层可以由聚(乙撑二氧基)噻吩(PEDOT)制成，有机发射层可以由高分子量的有机材料如聚(对苯乙炔)(PPV)和聚芴制成。空穴迁移层和有机发射层可以通过丝网印刷、喷墨印刷或其他类似的方法制成。
有机层可以包括其它多种结构。
在本发明的实施例中，第一电极层22可以是透明或反射电极，而且第二电极层24可以是透明电极。对于双向发射型EL设备，第一电极层22和第二电极层24可以是透明电极。对于前端发射型EL设备，第一电极层22可以是反射电极而且第二电极层24可以是透明电极。第一电极层22和第二电极层24可以不局限于上述实施方案。
第一电极层22可以用作阳极，第二电极层24可以用作阴极。另一个选择是第一电极层22可以用作阴极，第二电极层24可以用作阳极。在本发明的全部实施例中，第一电极层22设置为阳极，第二电极层24设置为阴极。
当第一电极层22被用作透明电极时，它可以由ITO，IZO，ZnO，In2O3或其他类似物质制成。另一方面，当第一电极层22被用作反射电极时，它可以由Ag，Mg，Al，Pt，Pd，Au，Ni，Ir，Cr或其他类似物质制成。
第二电极层24可以制成薄的金属薄膜使光可以通过。分别如附图2和附图所示，由透明材料如ITO，IZO，ZnO或In2O3制成的辅助电极层25或总线电极线路27可以形成于透明层26上。总线电极线路27可以由一条细的线路沿着不发射的像素线路形成。在下文中，将参照辅助电极层25描述本发明的实施例。
第二电极层24可以制成厚度为40埃到200埃，可以通过沉积低功函的金属包括Li，Ca，LiF/Ca，LiF/Al，Al，Mg，Mg合金或其他类似物质制成。
如上所述，当第二电极层24制成金属薄膜时，它的均一性就会变差，从而产生针孔24a。
在本发明的实施例中，透明层26可以在第二电极层24上形成，从而阻塞针孔24a。透明层26可以由透明导电或绝缘的材料制成。对应于每个像素至少一个发射区域，透明层26起到阻塞第二电极层24上的针孔24a的作用，从而避免了损害有机层23而产生的黑点。
在附图2所示的本发明实施例的有机EL设备中，透明层26是由透明导电物质制成的。辅助电极层25是在透明层26上形成的，透明层26阻塞了第二电极层24上的针孔24a，因此避免了有机层23受损。因而加强了对有机层23的保护作用。而且甚至当辅助电极层25是通过溅射或其他类似方法形成时，可以避免等离子体或高能粒子对有机层23的损害。
透明层26的透明导电物质可以是，但不限于金属或导电有机材料。
在上述例子中，透明层26可以由具有高透射率的金属如Ca制成，它的厚度为30埃到1000埃。如果由高透射率金属制成的透明层26的厚度小于30埃，薄膜的均一性就太低了，就会降低对针孔24a的阻塞作用。另一方面，如果透明层26的厚度大于1000埃，光的透射率就会极为降低，从而减少发光率。因为由金属制成的透明层26可以通过沉积形成，所以它不会对有机层23产生不利的影响。透明层26可以由Li，Ca，LiF/Ca，LiF/Al，Al，Mg，Mg合金或其他类似物质制成。
对于后种情况，用于制备透明层26的导电有机材料可以是用于有机层23的空穴注入层、空穴迁移层、电子注入层或电子迁移层的有机材料。而且可使用任何有机材料只要其是导电和透明的。
可用于透明层26的导电有机材料的例子包括一种高分子材料，其是选自一种或多种具有空穴迁移能力的低分子材料和一种具有空穴迁移能力的合成高分子材料或一种或多种高分子材料的混合物，所述低分子材料选自芳基胺、苯撑化合物、咔唑、1，2-二苯乙烯、吡咯及其星状化合物，所述合成高分子材料选自PEDOT(聚(3，4-乙撑二氧基噻吩))/SS(聚苯乙烯对磺酸酯)，星状化合物，芳基胺、苯撑化合物、咔唑、腙、1，2-二苯乙烯和吡咯，所述一种或多种高分子材料选自聚苯乙烯、聚(苯乙烯丁二烯)共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯，聚α-甲基苯乙烯、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚丁二烯、聚碳酸酯，聚乙基对苯二酸酯、聚酯磺酸酯、聚芳基化物、氟化聚亚胺，透明的氟树脂，和透明的丙烯酸树脂；噁唑化合物；异噁唑化合物；***化合物；异噻唑化合物；噁二唑化合物；噻二唑化合物；二萘嵌苯化合物；铝的络合物(例如Alq3，BAlq，SAlq，Almq3)；和镓的络合物(例如Gaq’2OPiv，Gaq’2OAc，2(Gaq’2))。
当透明层26由导电有机材料制成时，它的厚度可以在大约100埃到大约1,500埃。如果由导电有机材料制成的透明层26的厚度小于100埃，底层的发射区域就会在溅射辅助电极层25的过程中受到损害。另一方面，如果它的厚度大于1,500埃，辅助电极层25和第二电极层24之间的接触电阻就会增大。
这样，当透明层26是由透明导电材料制成时，第二电极层24和辅助电极层25之间的接触电阻或者第二电极层24和总线电极线路27之间的接触电阻就会减少。
作为另一个选择，透明层26可以由绝缘材料制成。在这种情况下，如附图4所示，透明层26可以形成时带有孔26a，使电流在第二电极层24和辅助电极层25之间传送。辅助电极层25和第二电极层24可以通过孔26a相互接触。尽管没有显示出来，孔26a也可以应用在本发明的其它实施例中，其中使用总线电极线路27代替辅助电极层25。
优选，如图5和图6所显示的图4所示设备的另一种部分平面视图，形成时带有孔26a的透明层26的面积大于每个像素P的有机层23的面积，而小于每个像素P的面积。当透明层26的面积至少和每个像素P的有机层23的面积相等时，它将有效的保护有机层23。当透明层26的面积小于每个像素P的的面积时，第二电极层24和辅助电极层25就会如图4所示，电流通过孔26a相互传送。
如图5所示，透明层26可以被作成岛状的图案，也可以如图6所示被作成条纹状的图案。
由绝缘材料制成的透明层26可以制成厚度为大约30埃到大约1,000埃。如果由绝缘材料制成的透明层26的厚度小于30埃，底层的发射区域就会在溅射辅助电极层25的过程中受到损害。另一方面，如果它的厚度大于1,000埃，就会减少光的透射率。
图7显示了本发明实施例中的例(I)和比较实施例(II)的有机EL设备的亮度相对于电压的变化。
例(I)中的有机EL设备厚度为大约100埃，包括由Mg:Ag制成的第二电极层、由IZO制成的辅助电极层和放置在第二电极层和辅助电极层之间的由LiF制成的透明层。
比较实施例(II)的有机EL设备包括由Mg:Ag制成的第二电极层和由IZO制成的辅助电极层。
如图7所示，例(I)中的有机EL设备和比较实施例(II)相比，显示出良好的亮度。而且如上所述，例(I)中的有机EL设备，由于IZO的沉积导致对有机层的损害降到最低。
从上述的描述中可以明显地看出本发明的实施例具有以下的优点。
首先，形成透明电极作为有机层的上层电极可以避免损害有机层。
其次，形成透明双电极作为有机层的上层电极可以减少双电极的接触电阻。
第三，可以避免前端发射型和双向发射型发光率的减少。
第四，形成透明双电极作为有机层的上层电极可以保护有机层免于受到等离子体或高能粒子的损害。
很明显，在不偏离本发明的精神和范围的前提下本领域技术人员可以对本发明进行各种更改和变化。因此本发明包括对本发明进行的各种更改和变化，只要它们包括在所附权利要求及其等价物的范围内。
Claims (20)
1、一种有机电致发光(EL)设备，其包括：
基底；
在基底上形成的第一电极层；
在第一电极层上形成的第二电极层；
插在第一电极层和第二电极层之间的有机层；和
在第二电极层上形成的透明层。
2、如权利要求1的有机EL设备，其中透明层制成岛形或条形。
3、如权利要求1的有机EL设备，其中透明层是由Li，Ca，LiF/Ca，LiF/Al，Al，Mg或Mg合金制成的。
4、如权利要求1的有机EL设备，其中透明层是由透明绝缘材料制成的。
5、如权利要求4的有机EL设备，其中透明层的厚度为大约30埃到大约1,000埃。
6、如权利要求4的有机EL设备，其中透明层的面积大于有机层的发射面积，而小于单个像素的面积。
7、如权利要求4的有机EL设备，其还包括：
在透明层上形成的辅助电极层，
其中辅助电极层是由ITO，IZO，ZnO或In2O3制成的，而且
其中辅助电极层与第二电极层相连。
8、如权利要求4的有机EL设备，其还包括：
在透明层上形成的总线电极线路，
其中总线电极线路与第二电极层相连。
9、如权利要求1的有机EL设备，其中透明层是由透明导电物质制成的。
10、如权利要求9的有机EL设备，其中透明层的厚度为大约30埃到大约1,500埃。
11、如权利要求9的有机EL设备，其中透明导电物质是导电有机材料。
12、如权利要求11的有机EL设备，其中透明层的厚度为大约100埃到大约1,500埃。
13、如权利要求9的有机EL设备，其中透明导电物质是金属。
14、如权利要求13的有机EL设备，其中透明层的厚度为大约30埃到大约1,000埃。
15、如权利要求9的有机EL设备，其还包括：
在透明导电层上形成的辅助电极层，
其中辅助电极层是由ITO，IZO，ZnO或In2O3制成的，而且
其中辅助电极层与第二电极层相连。
16、如权利要求9的有机EL设备，其还包括：
在透明导电层上形成的总线电极线路，
其中总线电极线路与第二电极层相连。
17、如权利要求1的有机EL设备，其中第二电极层是厚度在大约40埃到大约200埃的金属薄膜。
18、如权利要求1的有机EL设备，其还包括：
在透明绝缘层上形成的辅助电极层，
其中辅助电极层是由ITO，IZO，ZnO或In2O3制成的，而且
其中辅助电极层与第二电极层相连。
19、如权利要求1的有机EL设备，其还包括：
在透明绝缘层上形成的总线电极线路，
其中总线电极线路与第二电极层相连。
20、如权利要求1的有机EL设备，其中第二电极层是透明电极。
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