CN1697577A - 有机发光装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种有机发光装置，其包括：形成在基板上并具有反射层和透明电极层的像素电极；具有开口的像素定义层，所述开口暴露所述像素电极的一部分；形成在所述开口上的有机层；以及形成在所述基板整个表面上的上部电极。所述反射层可以是具有优异的反射效率并且相对于所述透明电极层具有约0.3或更小的氧化－还原电势差的材料。

Description

有机发光装置及其制造方法
本申请要求于2004年5月10日提交的韩国专利申请No.2004-32844的优先权，其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种有机发光装置，特别是涉及一种能够防止反射像素电极中的电化反应(galvanic reaction)的有机发光装置。
背景技术
通常，有机发光装置是这样的一种发光装置，其在电子和空穴从电子注入电极(阴极)和空穴注入电极(阳极)注入到发射层，并且注入的电子和空穴复合所产生的激发性电子空穴对从激发态跃迁到基态时发射光。
这一原理的使用消除了对于传统薄膜液晶显示装置中所必须的单独光源的需要，由此减小了显示装置的体积和重量。
依据其驱动方式，有机发光装置可以是无源矩阵有机发光装置或者有源矩阵有机发光装置。
由于其简单的结构，无源矩阵有机发光装置易于制造。然而，无源矩阵有机发光装置具有较高的功耗并且难于制造大尺寸的无源矩阵有机发光显示器。此外，由于连线的数目增大，孔径比降低。
因此，无源矩阵有机发光装置常常用于小尺寸显示装置而有源矩阵有机发光装置常常用于大尺寸显示装置。
典型的顶部发射有机发光装置由在一侧具有优异反射特性的反射电极制成。具有适当功函数的反射导电材料可用作反射电极。然而，由于目前没有满足这类特性的合适的单一材料，通常用多层结构制造反射电极，其中形成单独的反射层并且在其上形成具有不同电导率的电极材料。当应用多层结构时，不应忽视在金属之间界面处的电化腐蚀。
当两种不同种类的金属之间的还原-氧化电势差在这两种金属相邻时造成电压产生和电流的时候，产生电化腐蚀。在电接触中的这样的不同金属之间，高活性(低电势)的金属用作阳极，相对低活性(高电势)的金属用作阴极，其中高或低活性特性归因于在所述两种金属之间界面处的功函数的不同。
当所述两种金属暴露于腐蚀溶液时，这两种金属之间的电势差会在两种金属的接触点引起腐蚀。与单一阳极相比，高活性阳极通常以较快的速率腐蚀，而低活性阴极通常以较慢的速率腐蚀。
如图1A所示，顶部发射有机发光二极管可具有以下结构，其中反射层110a和透明电极层110b顺序淀积在基板100上以作为像素电极110，有机层130和上部电极140顺序形成在像素电极110上。
在具有这种结构的顶部发射有机发光二极管中，可通过使用例如溅射或真空淀积法，在基板100上均匀淀积具有优异反射效率的金属材料来形成反射层110a。作为传统反射层，已应用了活性金属，如铝或其合金。
接下来，为了使外部入射光被反射层110a反射，在反射层110a上淀积透明电极材料以形成透明电极层110b。然后构图透明电极层110b以形成像素电极110。氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)可用作例如透明电极材料。
然后在像素电极110的两侧形成像素定义层120以定义像素区域。然后在其上形成发射层、具有迁移电荷例如如电子和空穴能力的有机层130以及上部电极140，从而完成顶部发射有机发光二级管。
在制造上述发光二极管的工艺中，通常通过相继执行光刻工艺和蚀刻工艺来实现对像素电极110的构图。更具体而言，光致抗蚀剂图案形成在透明电极层110b上并经受通常的曝光和显影工艺。此后，使用所述图案作为掩模，顺序蚀刻透明电极层110b和反射层110a。
湿法或干法蚀刻可用作蚀刻工艺。在湿法蚀刻中，用强酸溶液如HF、HNO3、H2SO4或类似物来涂敷或喷淋将要被蚀刻的区域，以获得预期的图案。这种强酸还用在蚀刻之后的清洗和剥离工艺中。可选择地，可使用强酸或强的基本化学制品，如HNO3、HCl、H3PO4、H2O2、NH4OH或类似物。
用于蚀刻、清洗和剥离工艺的强酸和强的基本化学物质，与用作像素电极110的透明电极层110b和反射层110a直接接触，导致了在透明电极层110b和反射层110a之间界面处的电化腐蚀，如图1B所示(J.E.A.M.van denMeerakker，W.R.ter Veen，J.Electronchem.Soc.，vol.139，no.2，385 1992)。
特别是，考虑铝、其合金或类似物(用于反射层)，其腐蚀迅速从而易于形成如Al2O3的金属氧化层110c，即使在暴露于空气时，因此电化腐蚀所致的金属氧化层110c的形成是非常严重的问题。更具体而言，如果在透明电极层110b和反射层110a之间的界面处残留有某些化学物质，则会发生严重的问题。例如，电化腐蚀和裂隙腐蚀的结合会加剧腐蚀。
电化腐蚀可延透明电极层110b和反射层110a之间的界面扩展并能够迅速增大电极之间的接触电阻，导致电阻的不稳定分布。结果，当顶部发射有机发光装置工作时，会发生亮度的不均匀性，其中某些像素较亮而某些像素较暗。因此，图像质量可以显著降低，如图2所示。
为了解决如上所述的电化现象所引起的问题，日本专利特开第2003-140191号(SAMSUNG ELECTRONICS Co.Ltd.，其全部内容在此引入作为参考)提出了一种用于抑制铝合金和ITO之间界面处的电化反应的方法。更具体而言，公开了一种形成具有以下结构的像素电极的方法，其中在铝-钕(AlNd)层上淀积厚度约3000埃的钝化层、例如钼-钨(MoW)，并在该钝化层上淀积透明电极层。
然而，当将上述参考专利中的像素电极应用于顶部发射有机发光装置时，MoW形成为3000埃的厚度。这降低了从有机层发射的光的反射率，而降低的反射率又降低了顶部发射有机发光装置的亮度。
发明内容
本发明提供了一种顶部发射有机发光装置及其制造方法，其中防止了在透明电极材料和金属材料之间界面处的电化现象，而没有降低显示器的亮度。
此外，本发明提供了一种具有均匀亮度的顶部发射有机发光装置及其制造方法。
在本发明的一示例性实施例中，有机发光装置可包括：形成在基板上的具有反射层和透明电极层的像素电极；具有暴露部分所述像素电极的开口的像素定义层；形成在所述开口上的有机层；以及形成在绝缘基板整个表面上的上部电极。所述反射层由具有优异反射效率的材料形成，该材料相对于所述透明电极层具有约0.3或更小的氧化-还原电势差。
优选地，所述反射层可包括Al-Ni合金。所述反射层优选包括10％或更少的Ni。
附图说明
图1A是传统顶部发射有机发光装置的剖面图；
图1B是图1A中部分A的放大剖面图，其表示了在反射层和透明电极之间的界面处形成氧化层；
图2表示了传统有机发光装置亮度的不均匀性；
图3A、3B、3C、3D和3E是根据本发明实施例的顶部发射有机发光装置制造方法的工艺剖面图；
图4表示了依赖于像素电极结构的反射率；
图5表示了根据本发明实施例的有机发光装置亮度的均匀性。
具体实施方式
如图3A所示，在绝缘基板200上形成反射层210a(由具有优异反射效率的金属材料形成)。反射层210a由具有优异反射效率的材料形成，该材料相对于像素电极具有约0.3或更小的氧化-还原电势(a.k.a.，RedoxPotential)差。这有助于防止与将要形成的像素电极的电化反应。更优选地，反射层210a可由Al-Ni合金形成。
优选的是，用于反射层210a的Al-Ni合金可以是包含约10％或更少的镍(Ni)的铝合金。
可通过一般方法，如射频(RF)溅射、直流(DC)溅射、离子束溅射、真空淀积等来形成反射层210a。
此外，玻璃基板或者塑料基板可用作基板200。
如图3B所示，在形成反射层210a之后，在反射层210a上形成透明电极层210b。氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)可用作透明电极层210b。ITO的氧化-还原电势(Redox Potential)约为-0.82。
通过例如溅射或真空淀积，透明电极层210b可形成为约20埃至约300埃的厚度。
如图3C所示，为了形成有机发光装置的像素电极，在透明电极层210b上涂敷光致抗蚀剂，并且光致抗蚀剂经受通常的焙烤、曝光和显影工艺，以形成光致抗蚀剂图案。
可使用光致抗蚀剂图案作为掩模，蚀刻反射层210a和透明电极层210b，以形成有机发光装置的像素电极210。
如图3D所示，在像素电极210上形成具有暴露部分像素电极210的开口的像素定义层220，以定义有机发光二极管的发光区域。
在形成像素定义层220之后，在基板200的整个表面上方、像素电极210上形成有机层230。有机层230可根据其功能性由几个层形成。通常，有机层以多层结构形成，该结构包括(除发射层之外)以下层中的至少一种：空穴注入层(HIL)、空穴迁移层(HTL)、空穴阻挡层(HBL)、电子迁移层(ETL)和电子注入层(EIL)。
根据从有机发光二极管的阴极和阳极注入的电子和空穴的复合理论，发射层是其自身发射特定波长光的层。在每个电极和发射层之间进一步选择性地***具有电荷迁移能力的空穴注入层、空穴迁移层、空穴阻挡层、电子迁移层和电子注入层等，以获得较高的发光效率。
当根据本发明的顶部发射有机发光二极管中的像素电极210用作阳极电极时，后续形成的上部电极用作阴极电极。将被加入的有机层的空穴注入层和空穴迁移层可位于像素电极210和发射层230之间。空穴阻挡层、电子迁移层和电子注入层可位于发射层230和上部电极之间。
可通过湿式涂敷方法，例如旋涂、深度涂敷(deep coating)、喷淋、丝网印刷、或在溶液状态下墨水喷射印刷涂敷等方法，或者通过干式涂敷方法，例如溅射或真空淀积，来形成包括这种发射层的有机层230。
如图3E所示，在有机层230上形成上部电极240以形成有机发光二极管(OLED)。通过将具有低功函数的金属材料如镁(Mg)、钙(Ca)、铝(Al)或其合金形成为光能够穿透金属材料的厚度，或者通过淀积如ITO或IZO的透明导电材料，来形成上部电极240。
尽管未示出，但是随后可使用上部基板密封有机发光二极管(OLED)。
如图4所示，使用AlNd/ITO作为顶部发射有机发光装置的像素电极时的反射率和使用Al-Ni/ITO时的反射率彼此类似。
即使将Al-Ni用作顶部发射有机发光装置中像素电极的反射层，其也不会影响像素电极的反射率。
如图5所示，包括由反射层、电化保护钝化层和透明电极层构成的像素电极的有机发光装置能够实现在各个像素之间表现出均匀亮度的高清晰度图像。
在通过上述工艺形成的有机发光装置的工作中，从有机层发射的光可通过上部电极240被发射到外部。所述光也可以被像素电极210的反射层210a反射，然后通过上部电极240被发射到外部。
因此，如图5所示，形成一种显示在各个像素之间表现出均匀亮度的高清晰度图像的有机发光装置是可能的。这可以通过使用具有优异反射效率并且相对于透明电极210b具有约0.3或更小的氧化-还原电势(RedoxPotential)差的材料来形成反射层210a、以防止在反射层210a和透明电极层210b之间界面处的电化反应来实现。
本发明能够提供有机发光装置及其制造方法。在这种装置中，能够防止在反射层和透明电极层之间界面处出现的电化反应。
本发明还能够提供有机发光装置及其制造方法，其中能够实现在各个像素之间表现出均匀亮度的高清晰度的图像。
尽管已参考其某些示例性实施例描述了本发明，但可在不偏离本发明范围的前提下对这些实施例进行各种变化。

Claims (9)

1.一种有机发光装置，包括：
一形成在基板上并具有反射层和透明电极层的像素电极；
一具有开口的像素定义层，所述开口暴露所述像素电极的一部分；
一形成在所述开口上的有机层；以及
一基本上形成在所述基板的整个表面上的上部电极，
其中所述反射层包括具有优异的反射效率并且相对于所述透明电极层具有约0.3或更小的氧化-还原电势差的材料。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述反射层包括Al-Ni合金。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述反射层包括Al-Ni合金，该合金包含大约10％或更少的镍(Ni)。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述透明电极层由氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)形成。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述有机层包括一发射层，以及从空穴注入层(HIL)、空穴迁移层(HTL)、空穴阻挡层(HBL)、电子迁移层(ETL)和电子注入层(EIL)所构成的组中选取的至少一层。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述基板包括玻璃和塑料中的至少一种。
7.一种制造有机发光装置的方法，包括：
在基板上顺序淀积一反射层和一透明电极层；
同时构图所述反射层和所述透明电极层以形成一像素电极；
形成具有开口的一像素定义层，所述开口暴露所述像素电极的一部分；
在所述开口上形成一有机层；以及
基本上在所述基板的整个表面上形成一上部电极，
其中所述反射层包括具有优异的反射效率并且相对于所述透明电极层具有约0.3或更小的氧化-还原电势差的材料。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述反射层包括Al-Ni合金。
9.如权利要求7所述的方法，其中通过射频(RF)溅射、直流(DC)溅射、离子束溅射和真空淀积中的至少一种形成所述反射层。
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