专利名称：含氟无机层的有机电激发光组件的制作方法
技术领域：
本发明提供一种含氟无机层的有机电激发光组件，利用发光性的半导体组件，施以电压使其发光，属于电激发光组件(electroluminescent，EL)领域，为目前新兴的显示技术。
有机电激发光(organic electroluminescence，OEL)显示技术，具备自发光、高应答速度、视角广、分辨率佳及高亮度、低驱动电压等多项优点，被认为是显示器的新兴应用技术。最基本的有机电激发光组件为双层有机结构组件，第一层为电洞传递层，第二层为有机发光层/电子传递层，此两层有机材料被置于一透明电极(正极)与一金属电极(负极)之间。为了增进有机电激发光组件的发光效率，也可于一透明电极(正极)与一金属电极(负极)之间形成三层有机层的组件，其排列顺序依序为电洞传递层，有机发光层和电子传递层，该组件的发光过程为当有机发光组件加上一偏压之后，在电场的驱动下电洞与电子分别从正负极出发，越过个别的能障后于发光层相遇形成激子(Excition)，之后激子以辐射方式由激发态衰退回基态而发出光。1987年Kodak公司所发表的有机电激发光组件，即是最基本的双层有机电激发光组件，其结构为ITO/NPB/Alq/MgAg，由于此基本的双层有机电激发光组件的三-(8-泾奎啉)铝(Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum，Alq)与负极金属电极的能障较高，因此电子注入量较低，为了能增加有机电激发光组件的效率，增加亮度及降低驱动电压，以及增进组件的寿命，Kodak公司将负极金属电极更改为含氟无机化合物的复合电极，并将无机化合物当作电子传递层，可增加电子的注入量，降低OLE组件的操作电压及增加亮度，其中以LiF有最大效果，此复合电极通常是使用LiF/Al。然而此文献仅在发光层和负极金属电极的接口做改进，对于透明电极(正极)与电洞传递层之间的接口并未做处理，若试图在透明电极与电洞传递层之间再蒸镀一层电洞注入层(如CuPc)，来增加电洞的注入量，则会导致驱动电压增高。
为实现上述的目的，本发明提供一种含氟无机层的有机电激发光组件，于一透明电极(正极)与一金属电极(负极)之间依序形成一含氟无机层、电洞传递层、有机发光层与电子传递层，该正极与电洞传递层间的含氟无机层，所蒸镀的一金属氟化物可使有机电激发光组件的电流增加，降低驱动电压，增进组件寿命。
图2为ITO/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al两种组件的电流-电压比较图。
图3为ITO/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al两种组件的亮度-电压比较图。
图4为ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al中，AlF3膜厚对组件效率关系图。
图5为ITO/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al两种组件的亮度衰退-时间比较图。
图6为ITO/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al两种组件的电压增加-时间比较图。
图7为ITO/CuPc/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al两种组件的亮度衰退-时间比较图。
图8为ITO/CuPc/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/AlF3/NPB/Alq/LiF/Al两种组件的电压增加-时间比较图。
图9为ITO/NPB/Alq/LiF/Al和ITO/MFx/NPB/Alq/LiF/Al的组件亮度衰退-时间比较图。
于该基材层18上形成一透明电极层17当作该电激发光组件的正极电极，通常是使用铟锡氧化物(Indium tin oxide)或铟锌氧化物(indium zinc oxide)，此层是要使有机电激发光组件发光时可透出光来，故具有导电和光学穿透性质。
于该透明电极层上以蒸镀方式形成一厚度范围介于5至500的含氟无机层16，此层的功能可使电洞注入量增加，该含氟无机层16的材质可为氟化铝、氟化镁、氟化钙、氟化锶、氟化钡、氟化锂铝、氟化钠、氟化钾、氟化铷、氟化铯等金属氟化物。
于该含氟无机层16上以蒸镀方式形成一电洞传递层15，其材质可为氮，氮’-双苯基-氮，氮’-(间-甲基苯)联苯胺(N，N’-Diphenyl-N，N’-(m-Tolyl)Benzidine，TPD)或(N，N’-bis-(l-naphenyl)-N，N’-diphenyl-l’-biphenyl-4，4’-diamine，NPB)。再形成一层有机发光层14于该电洞传递层15上，该有机发光层的材质为萤光发光材料，可使电子和电洞在此区域再结合而发出光来。最简单结构为单一发光材料，如最常使用的是三-(8-泾奎啉)铝(Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum，Alq)，此材料具有高的萤光效率，是发绿光的材料。有机发光层14也可以是多样材料共同组成，其中包含主体材料和一种或多种客体材料。主体材料通常是使用Alq，客体材料则是萤光性材料，也称为掺杂体(dopant)，其可控制有机电激发光的颜色。
于有机发光层14上形成一电子传递层13，其材质可为Alq或含咢二坐(oxadiaole)基团的化合物，如2-(4-双苯基)-5-(第三丁基苯基)-1，3，4-咢二坐(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1，3，4-oxidiazole，PBD)。Alq同时拥有发光及电子传递的特性，因此在本发明的有机电激发光组件的有机发光层14和电子传递层13，均是使用Alq。最后再形成一金属电极层12于电子传递层13上，作为该有机电激发光组件的负极，其材质通常是使用一层低工作函数和一层在空气中可稳定的金属，也可使用双层结构的复合电极如LiF/Al。
第一实施例——组件1的实施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步骤如下，首先用清洁剂清洗，在置于超音波震荡器中清洗，并依序使用纯水和异丙醇超音波震荡各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，将ITO玻璃基板放在承载盘上，置入腔体之中，进行O2电浆处理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸镀电洞传递层，NPB(600)和有机发光层/电子传递层，Alq(600)，然后再蒸镀上5的LiF与1000的铝当负极金属电极。组件制作完成之后送入手套箱中，进行盖板的封装，并进行组件的特性测量。此组件的起始电压为2.6V，10V的电流密度与亮度分别为170mA/cm2，6020cd/m2，组件的最高效率为3.0lm/w，寿命的测量条件为固定电流密度20mA/cm2驱动，测量亮度的衰退情形。
第二实施例——组件2的实施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步骤如下，首先用清洁剂清洗，在置于超音波震荡器中清洗，并依序使用纯水和异丙醇超音波震荡各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，将ITO玻璃基板放在承载盘上，置入腔体之中，进行O2电浆处理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸镀10的AlF3、电洞传递层、NPB(600)和有机发光层/电子传递层，Alq(600)，然后再蒸镀上5的LiF与1000的铝当负极金属电极。组件制作完成之后送入手套箱中，进行盖板的封装，并进行组件的特性测量。此组件的起始电压为2.6V，10V的电流密度与亮度分别为507mA/cm2，8697cd/m2，组件的最高效率为2.8lm/w。图2和图3显示组件2的电流密度和亮度较组件1为高。
第三实施例——组件3的实施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步骤如下，首先用清洁剂清洗，在置于超音波震荡器中清洗，并依序使用纯水和异丙醇超音波震荡各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，将ITO玻璃基板放在承载盘上，置入腔体之中，进行O2电浆处理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸镀30的AlF3、电洞传递层、NPB(600)和有机发光层/电子传递层，Alq(600)，然后再蒸镀上5的LiF与1000的铝当负极金属电极。组件制作完成之后送入手套箱中，进行盖板的封装，并进行组件的特性测量。此组件的起始电压为2.6V，组件的最高效率为3.2lm/w。
第四实施例——组件4的实施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步骤如下，首先用清洁剂清洗，在置于超音波震荡器中清洗，并依序使用纯水和异丙醇超音波震荡各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，将ITO玻璃基板放在承载盘上，置入腔体之中，进行O2电浆处理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸镀50的AlF3、电洞传递层、NPB(600)和有机发光层/电子传递层，Alq(600)，然后再蒸镀上5的LiF与1000的铝当负极金属电极。组件制作完成之后送入手套箱中，进行盖板的封装，并进行组件的特性测量。
此组件的起始电压为2.6V，组件的最高效率为2.9lm/w，图5为组件1和组件4的寿命比较，操作条件为定电流20mA/cm2，两组件的亮度约为600cd/m2，图5中显示组件4的亮度衰退速度较组件1慢，表示组件4较稳定。图6则显示电压上升情形，组件4也表现的较稳定。
第五实施例——组件5的实施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步骤如下，首先用清洁剂清洗，在置于超音波震荡器中清洗，并依序使用纯水和异丙醇超音波震荡各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，将ITO玻璃基板放在承载盘上，置入腔体之中，进行O2电浆处理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸镀75的AlF3、电洞传递层、NPB(600)和有机发光层/电子传递层，Alq(600)，然后再蒸镀上5的LiF与1000的铝当负极金属电极。组件制作完成之后送入手套箱中，进行盖板的封装，并进行组件的特性测量。此组件的起始电压为2.6V，组件的最高效率为3.2lm/w。
第六实施例——组件6的实施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步骤如下，首先用清洁剂清洗，在置于超音波震荡器中清洗，并依序使用纯水和异丙醇超音波震荡各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，将ITO玻璃基板放在承载盘上，置入腔体之中，进行O2电浆处理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸镀100的AlF3、电洞传递层、NPB(600)和有机发光层/电子传递层，Alq(600)，然后再蒸镀上5的LiF与1000的铝当负极金属电极。组件制作完成之后送入手套箱中，进行盖板的封装，并进行组件的特性测量。此组件的起始电压为2.6V，组件的最高效率为2.9lm/w，图4为组件1和组件6的效率比较图，可发现AlF3膜厚为30和75时的效率比不含AlF3层的组件较高。
第七实施例——组件7的实施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步骤如下，首先用清洁剂清洗，在置于超音波震荡器中清洗，并依序使用纯水和异丙醇超音波震荡各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，将ITO玻璃基板放在承载盘上，置入腔体之中，进行O2电浆处理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸镀400的CuPc、电洞传递层、NPB(600)和有机发光层/电子传递层，Alq(600)，然后再蒸镀上5的LiF与1000的铝当负极金属电极。组件制作完成之后送入手套箱中，进行盖板的封装，并进行组件的特性测量。此组件的起始电压为3.2V，组件的最高效率为2.8lm/w，图7为组件7和组件4的寿命比较，操作条件为定电流20mA/cm2，两组件的亮度约为600cd/m2，图7中显示组件4的亮度衰退速度较组件7慢，表示组件4较稳定。图8则显示电压上升情形，组件4也表现的较稳定，其驱动电压也比组件7低。
第八实施例——组件8的实施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步骤如下，首先用清洁剂清洗，在置于超音波震荡器中清洗，并依序使用纯水和异丙醇超音波震荡各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，将ITO玻璃基板放在承载盘上，置入腔体之中，进行O2电浆处理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸镀50的CaF2、电洞传递层、NPB(600)和有机发光层/电子传递层，Alq(600)，然后再蒸镀上5的LiF与1000的铝当负极金属电极。组件制作完成之后送入手套箱中，进行盖板的封装，并进行组件的特性测量。此组件的起始电压为2.6V，组件的最高效率为2.9lm/w。
第九实施例——组件9的实施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步骤如下，首先用清洁剂清洗，在置于超音波震荡器中清洗，并依序使用纯水和异丙醇超音波震荡各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，将ITO玻璃基板放在承载盘上，置入腔体之中，进行O2电浆处理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸镀50的MgF2、电洞传递层、NPB(600)和有机发光层/电子传递层，Alq(600)，然后再蒸镀上5的LiF与1000的铝当负极金属电极。组件制作完成之后送入手套箱中，进行盖板的封装，并进行组件的特性测量。此组件的起始电压为2.6V，组件的最高效率为2.3lm/w。
第十实施例——组件10的实施例先清洗ITO玻璃基板，ITO玻璃基板的清洗步骤如下，首先用清洁剂清洗，在置于超音波震荡器中清洗，并依序使用纯水和异丙醇超音波震荡各二次后置于烘箱中干燥，于干燥后取出ITO玻璃基板，将ITO玻璃基板放在承载盘上，置入腔体之中，进行O2电浆处理。
首先在ITO玻璃基板上依序蒸镀50的LiF、电洞传递层、NPB(600)和有机发光层/电子传递层，Alq(600)，然后再蒸镀上5的LiF与1000的铝当负极金属电极。组件制作完成之后送入手套箱中，进行盖板的封装，并进行组件的特性测量。此组件的起始电压为2.6V，组件的最高效率为2.7lm/w，图9为不同金属氟化物的组件亮度衰退图，显示不同金属氟化物的组件均有较稳定的表现。
权利要求
1.一种含氟无机层的有机电激发光组件，包括一正极与一负极，以及介于正、负极间的电洞传递层(15)、有机发光层(14)与电子传递层(13)，其特征在于该正极与电洞传递层(15)间添加一含氟无机层(16)。
2.根据权利要求1所述的含氟无机层的有机电激发光组件，其中，该正极材质为氧化铟锡(indium-tin-oxide，ITO)、氧化锌锡(indium-zine-oxide，IZO)。
3.根据权利要求1所述的含氟无机层的有机电激发光组件，其中，该含氟无机层(16)为金属氟化物，可选自LiF，NaF，BeF2，MgF2，CaF2，SrF2，BaF2，AlF3。
4.根据权利要求1所述的含氟无机层的有机电激发光组件，其中，该含氟无机层(16)厚度范围介于5-500。
全文摘要
本发明提供一种含氟无机层的有机电激发光组件，其结构依序包含一基板、透明导电层(正极)、含氟无机层、电洞传递层、有机发光层、电子传递层及金属导电层(负极)，其中含氟无机层由金属氟化物所构成，可使有机电激发光组件稳定化，增加有机电激发光组件的寿命。
文档编号H05B33/12GK1431854SQ0210160
公开日2003年7月23日 申请日期2002年1月8日 优先权日2002年1月8日
发明者张恩崇, 赵清烟, 陈鹏聿, 谢佳芬 申请人:财团法人工业技术研究院