有机发光二极管设备的制作方法
【专利摘要】一种有机发光二极管设备包括有机发光元件和传感器。该有机发光元件包括位于阳极与阴极之间的有机层。该传感器探测表示该发光元件的有机层的劣化的特性。该传感器可以是化学传感器或另一种传感器。该传感器可以永久地固定在该发光元件内部或外部，并且可以采取电子测量来减少由于检测到的有机层的劣化而导致的性能损失。
【专利说明】有机发光二极管设备
【技术领域】
[0001]本文描述的一个或多个实施例涉及显示设备。
【背景技术】
[0002]针对许多消费者相关的应用和商业相关的应用，平板显示器已经取代阴极射线管(CRT)的使用。这是因为平板显示器比CRT更轻且更薄。
[0003]一种平板显示器，具体是液晶显示器(LCD)，使用单独的背光照明，其在响应速度和视角方面已表现出问题。被称为有机发光二极管(OLED)显示器的另一种平板显示器能够克服这些问题。
[0004]OLED显示器可以包括位于两个电极之间的有机层。该有机层包括发射层。在操作时，通过来自一个电极的电子与来自另一电极的空穴在发射层中的耦合，形成激子。于是，发出光。有机层可以包括有机化合物。这种化合物的使用可降低随时间变化的电子和/或化学稳定性，从而损害显示器的质量或可用寿命。
【发明内容】
[0005]根据一个实施例，有机发光二极管设备包括化学传感器和包括阳极、有机层和阴极的有机发光元件，所述化学传感器位于所述有机发光元件内部或外部中的至少一处。所述化学传感器可以检测来自所述有机层的排出的气体的量或者由该排出的气体生成的产物的量。
[0006]所述化学传感器可以包括传输层、传感器和探测器，所述传输层选择性地可渗透所述气体或所述产物，所述传感器用于可逆地或不可逆地与所渗透的气体或产物相互作用，并且所述探测器基于所述相互作用探测变化。所述化学传感器可以探测基于所述气体或所述产物的吸收的振动变化。
[0007]所述化学传感器可以包括氢气传感器。所述氢气传感器可以检测来自所述有机层的排出的氢气的量或者由所述氢气生成的水分的量。所述氢气传感器可以包括传输层、传感器和探测器，所述传输层选择性地可渗透所述氢气或所述水分，所述传感器可逆地或不可逆地与所渗透的氢气或水分相互作用，并且所述探测器基于所述相互作用探测变化。所述氢气传感器可以包括QCM (石英晶体微量天平)或者SAW (表面声波)传感器。所述氢气传感器可以检测由于所述氢气或所述水分的吸收而导致的振动变化。
[0008]所述设备可以包括支撑基板、对立基板和密封器，所述支撑基板支撑所述有机发光元件，所述对立基板面对所述支撑基板，并且所述密封器密封所述支撑基板和所述对立基板，其中所述化学传感器位于由所述支撑基板、所述对立基板和所述密封器限定的区域内。
[0009]所述化学传感器可以位于与以下至少之一对应的位置:所述有机发光元件的内部、所述有机发光元件与所述对立基板之间或者所述有机发光元件与所述密封器之间。
[0010]所述有机层可以包括发射层。所述有机层可以包括以下至少之一:位于所述阳极与所述发射层之间的空穴辅助层或者位于所述阴极与所述发射层之间的电子辅助层。
[0011]根据另一实施例,一种有机发光二极管设备包括有机发光器和传感器,所述有机发光器包括有机层，所述传感器探测表示所述有机层的劣化程度的特性。所述特性可以是来自所述有机层的气体(如氢气)的量。此外或可替代地，所述特性可以是根据来自所述有机层的气体得到的水分的量。
[0012]所述传感器可以位于所述有机发光器的内部。所述特性可以表示所述有机发光器的一个或多个悬空键和/或陷阱级。所述特性可以表示所述有机发光器中HOMO和LUMO之间的悬空键和/或陷阱级的含量。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]通过参照附图详细描述示例性实施例，对于本领域技术人员来说，各特征将变得明显，在附图中:
[0014]图1图示有机发光二极管设备像素的实施例，以及
[0015]图2图示有机发光二极管设备的实施例。
【具体实施方式】
[0016]下面将参照附图更全面地描述示例性实施例，然而这些示例性实施例可以以不同的形式体现，并且不应当被解释为局限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例，是为了使本公开全面和完整，并且将示例性实现方式完整地传达给本领域技术人员。
[0017]在附图中，为了图示清楚，可以放大层和区域的尺寸。还将理解，当一层或元件被称为位于另一层或基板“上”时，该层或元件可以直接位于另一层或基板上，或者还可以存在中间层。进一步，将理解，当一层被称为位于另一层“下方”时，其可以直接位于下方，或还可以存在一个或多个中间层。此外，还将理解，当一层被称为位于两个层“之间”时，其可以是这两个层之间的唯一层，或者还可以存在一个或多个中间层。在全文中，相同的附图标记指代相同的要素。
[0018]图1图示有机发光二极管设备的单元像素的实施例。参照图1，该有机发光二极管设备包括多条信号线121、171和172以及与多条信号线121、171和172连接的像素PX。
[0019]这些信号线包括用于传输栅极信号(或扫描信号)的多条扫描信号线121、用于传输数据信号的多条数据线171以及用于传输驱动电压的多条驱动电压线172。扫描信号线121基本沿行方向并且基本彼此平行延伸。数据线171基本沿列方向并且基本彼此平行延伸。驱动电压线172基本沿列方向并且基本彼此平行延伸。在其它实施例中，这些线可以朝向不同的方向，以形成例如网孔形状或别的形状。
[0020]像素PX包括开关晶体管Qs、驱动晶体管Qd、电容器Cst和有机发光元件LD。开关晶体管Qs具有控制端子N1、输入端子N2和输出端子N3。控制端子NI连接至扫描信号线121，输入端子N2连接至数据线171，并且输出端子N3连接至驱动晶体管Qd。响应于施加至扫描信号线121的栅极信号，开关晶体管Qs将施加至数据线171的数据信号传输至驱动晶体管Qd。
[0021]驱动晶体管Qd还包括控制端子N3、输入端子N4和输出端子N5。控制端子N3连接至开关晶体管Qs，输入端子N4连接至驱动电压线172，并且输出端子N5连接至有机发光元件LD。驱动晶体管Qd驱动输出电流I111,该输出电流Iui的幅度依赖于驱动晶体管Qd的控制端子N3与输出端子N5之间的电压。
[0022]电容器Cst连接在驱动晶体管Qd的控制端子N3与输入端子N4之间。电容器Cst存储施加至驱动晶体管Qd的控制端子的数据信号，并且在开关晶体管Qs截止之后维持该数据信号。
[0023]有机发光元件LD是有机发光二极管(OLED)，其具有连接至驱动晶体管Qd的输出端子N5的阳极和连接至公共电压Vss的阴极。有机发光元件LD发出强度依赖于驱动晶体管Qd的输出电流I111的光，从而显示图像。有机发光元件LD可以包括独特地发射三原色(例如，红色、绿色或蓝色)中至少一种颜色的有机材料。基于光各颜色的空间总和，该有机发光二极管设备显示期望的图像。
[0024]开关晶体管Qs和驱动晶体管Qd是η沟道场效应晶体管(FET)。在其它实施例中，这些晶体管中的至少一个可以是P沟道FET。此外，在其它实施例中，可以改变晶体管Qs和Qd、电容器Cst以及有机发光元件LD之间的连接。
[0025]图2图示有机发光二极管设备的实施例，该有机发光二极管设备包括支撑基板
10、面对支撑基板10的对立基板20、有机发光元件30、化学传感器40以及用于密封支撑基板10和对立基板20的密封构件50。有机发光兀件30和化学传感器40被放置在由支撑基板10、对立基板20和密封构件50限定的区域。
[0026]支撑基板10可以是玻璃基板、硅晶片或聚合物基板。例如，聚合物基板可以由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚醚砜或它们的组合制成。
[0027]多条信号线121、171和172以及开关晶体管Qs和驱动晶体管Qd形成在支撑基板10上。开关晶体管Qs可以包括连接至控制端子NI的栅电极、连接至输入端子N2的源电极以及连接至输出端子N3的漏电极。该设备可以具有各种结构，如底栅结构、顶栅结构、底部接触结构或顶部接触结构，其中在底栅结构中，栅电极被放置在半导体层或基板下，在顶栅结构中，栅电极被放置在半导体层或基板上，在底部接触结构中，半导体层或基板的下表面与源电极和漏电极接触，在顶部接触结构中，半导体层或基板的上表面与源电极和漏电极接触。
[0028]对立基板20可以是封装基板、玻璃板、金属板、聚合物薄膜或它们的组合。
[0029]密封构件50将支撑基板10和对立基板20接合。密封构件50可以例如依照支撑基板10和对立基板20的边界放置。密封构件50用来密封支撑基板10与对立基板20之间的空间。
[0030]有机发光元件30被放置在支撑基板10上，并且包括下电极31、有机层32和上电极33。下电极31或上电极33之一是阳极，另一个是阴极。例如，下电极31可以是阳极，上电极33可以是阴极。
[0031]当下电极31是透明电极时，该有机发光二极管设备可以是底部发射型，其中光通过支撑基板10的表面发出。当上电极33是透明电极时，该有机发光二极管设备可以是顶部发射型，其中光通过对立基板20的表面发出。此外，当下电极31和上电极33都是透明电极时，该有机发光二极管设备可以是双侧发射型，其中光通过支撑基板10的表面和对立基板20的表面发出。
[0032]下电极31可以由诸如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)的透明导电氧化物制成。
[0033]上电极33可以包括例如镁(Mg)或镁合金。镁合金可以是镁银合金(MgAg)或者由镁(Mg)层和银(Ag)层构成的双层。例如，镁银合金(MgAg)可以是镁(Mg)和银(Ag)可以以大约10:1的比例共同沉积的合金。
[0034]有机层32可以包括包含发射层的至少一个层。例如，有机层32可以仅包括发射层，或者可以包括发射层和辅助层。
[0035]发射层由发射具有一种或多种预定颜色(例如，诸如红色、绿色或蓝色的一种或多种原色)的光的有机材料制成，或者由有机材料和无机材料的混合物制成。有机材料可以包括聚芴的衍生物、聚对苯乙烯撑的衍生物、聚亚苯基的衍生物、聚芴的衍生物、聚乙烯咔唑、聚噻吩的衍生物或者其中其聚合物材料掺杂有二萘嵌苯族颜料、香豆素族颜料、若丹明族颜料、红荧稀、二萘嵌苯、9，10-二苯基蒽、四苯基丁二烯、尼罗红、香豆素、喹吖酮等的化合物。通过在空间上合成从发射层发出的有色(原色)光，该有机发光二极管设备显示期望的图像。
[0036]通过这些原色(如红色、绿色和蓝色的三原色)的合并，发射层可以发射白光。通过合并相邻像素的颜色或者通过合并沿竖直方向沉积的颜色，可以发射白光。
[0037]辅助层可以被置于下电极31与发射层之间和/或上电极33与发射层之间，以提高发光效率。辅助层可以包括选自由电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)、电子注入层(EIL)、空穴注入层(HIL)以及空穴阻挡层和电子阻挡层组成的组中的至少一种，其中电子传输层(ETL)和空穴传输层(HTL)用于实现电子和空穴的平衡，电子注入层(EIL)、空穴注入层(HIL)用于加强电子和空穴的注入，空穴阻挡层和电子阻挡层用于阻挡相反电荷的运动。
[0038]例如，当下电极31是阳极且上电极33是阴极时，辅助层可以包括位于下电极31与发射层之间的至少一个空穴辅助层或者位于上电极33与发射层之间的至少一个电子辅助层中的至少一种。空穴辅助层可以包括例如空穴传输层(HTL)、空穴注入层(HIL)和/或电子阻挡层。电子辅助层可以包括例如电子传输层(ETL)、电子注入层(EIL)和/或空穴阻挡层。
[0039]化学传感器40被图不为布置在与有机发光兀件30对应的位置。在其它实施例中，化学传感器40可以被布置在被有机发光元件30阻挡的区域。
[0040]例如，化学传感器40可以被放置在有机发光兀件30的内部或外部,或者有机发光元件30的内部和外部。当化学传感器40被放置在有机发光元件30的内部时，化学传感器40可以被放置在各像素之间。当化学传感器40被放置在有机发光元件30的外部时，化学传感器40可以被放置在由支撑基板10、对立基板20和密封构件50限定的位于有机发光元件30与对立基板20之间和/或位于有机发光元件30与密封构件50之间的区域。一个或多个化学传感器40可以被布置在相同位置或不同位置。
[0041]化学传感器40检测来自有机层32的排出的气体的量或者由该排出的气体生成的产物的量。例如，该检测可以通过由于气体或产物的吸收而改变的振动来执行。
[0042]在一个实施例中，化学传感器40是氢气传感器。氢气传感器可以检测来自有机层32的排出的氢气的量或者由排出的氢气生成的水分的量。水分可以由来自有机层32的氢气以及来自环境的氧气流生成。
[0043]通过利用氢气传感器检测来自有机层32的排出的氢气的量或者由氢气生成的水分的量，可以确定表示有机层32的劣化程度的信息。然后，可以基于该信息进行电子校正。
[0044]形成有机层32的有机化合物可以包含芳基和/或杂芳基。该有机化合物中的大多数可以是稠和(fused)的或非稠和的。有机化合物可以包括碳氢键和/或杂环原子-氢键，以及分子内键。
[0045]在有机化合物中，HOMO,LUMO和能带间隙(对应于HOMO和LUMO之间的间隔)是通过分子内键合确定的。目标亮度可以基于分子间键合(例如，悬空键)和/或形成在HOMO和LUMO之间的陷讲级(trap level)来获得。
[0046]随着有机化合物劣化，当碳氢键和/或杂环原子-氢键断裂时，氢气从有机化合物中分离出。同时可以生成非键合部分(被称为悬空键)。对于非键合部分，在HOMO和LUMO之间形成附加能级(或者“陷阱级”)，来捕获电子和空穴。被捕获的电子和空穴不参与激子的形成。结果，发光效率可能降低，并且亮度可能下降。
[0047]如前面描述的，通过利用化学传感器40检测排出的氢气的量和/或由氢气生成的水分的量，可以测量从有机化合物中分离出的氢气的量。结果，可以预测表示悬空键和陷阱级的信息，例如有机发光二极管设备中的HOMO与LUMO之间的悬空键和/或陷阱级的含量(concentrat1n),以确定有机层32的劣化程度。当确定出有机层32的劣化程度时,可以根据劣化程度先占性地执行电子校正，从而防止有机发光二极管设备的性能退化。
[0048]氢气传感器可以具有一种结构，其中该结构包括可逆地或不可逆地与氢气相互作用来形成预定反应的材料、微粒或薄膜。例如，当氢气传感器与氢气相互反应时，氢气传感器可以包括其视觉特性(如颜色变化)、声音特性(如噪声)、光学特性(如透射率)、电导率或电特性(如电阻)改变的材料、微粒或薄膜。
[0049]氢气传感器可以包括:使氢气或由氢气生成的水分选择性地渗透的传输元件，可逆地或不可逆地与氢气相互作用的传感器元件，以及探测由相互作用导致的变化的探测元件，但不局限于此。
[0050]在一个实施例中，氢气传感器是QCM(石英晶体微量天平)或者SAW(表面声波)传感器。当在彼此面对的电极之间插入石英晶体并且施加电压时，QCM可以通过其中以与这些电极与石英晶体之间的机械谐振点相对应的频率生成振动的方法，来检测大约毫微克的变化量。当QCM用作化学传感器40时，可以检测排出的氢气的量和/或由氢气生成的水分的量。
[0051]SAW传感器利用形成在压电基板上的一对电极，来基于施加至压电基板的物理变化检测表面弹性波的传播速度变化。当化学传感器40中包含SAW时，可以基于表面弹性波的传播速度变化检测排出的氢气的量或者由氢气生成的水分的量。作为SAW的一个示例，可以通过利用有孔金属(如钛(Ti)/钽(Ta))，根据由于水分吸收而导致的表面弹性波的变化检测水分的量。
[0052]此前已经描述了用于检测排出的氢气的量或者由氢气生成的水分的量的氢气传感器。在其它实施例中，可以利用其它类型的化学传感器来检测形成有机层32的有机化合物的劣化。
[0053]根据一个实施例，提供一种用于分析并补偿有机层的有机化合物劣化程度的方法。在一个示例中，有机发光二极管设备包括用于简单地且正确地测量有机化合物的劣化程度的传感器。此外，有机发光二极管设备包括化学传感器和包括阳极、有机层和阴极的有机发光元件，其中化学传感器被放置在该有机发光元件内部、外部或内部和外部。通过简单地并清楚地测量有机化合物的劣化程度以及基于表示劣化程度的信息执行电子校正，可以先占地防止有机发光二极管设备的性能退化。
[0054]在本文中已经公开了示例性实施例，虽然采用了具体术语，但是这些具体术语仅从一般的和说明的意义上使用和解释，而不用于限制。在一些情况中，如本领域技术人员会明白的，在提交本申请时，关于特定实施例描述的特征、特性和/或要素可以单独使用或者与关于其它实施例描述的特征、特性和/或要素结合使用，除非另外具体指出。因此，本领域技术人员将理解，可以在不背离在下面的权利要求中提出的本发明的精神和范围的情况下进行形式和细节上的各种变化。
【权利要求】
1.一种有机发光二极管设备，包括: 有机发光元件，包括阳极、有机层和阴极；以及 化学传感器，位于所述有机发光元件的内部或外部中的至少一处。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管设备，其中所述化学传感器检测来自所述有机层的排出的气体的量或由所述排出的气体生成的产物的量。
3.根据权利要求2所述的有机发光二极管设备，其中所述化学传感器包括: 传输层，选择性地可渗透所述气体或所述产物； 传感器，可逆地或不可逆地与所渗透的气体或产物相互作用；以及 探测器，基于所述相互作用探测变化。
4.根据权利要求2所述的有机发光二极管设备，其中所述化学传感器检测基于所述气体或所述产物的吸收的振动变化。
5.根据权利要求1所述的有机发光二极管设备，其中所述化学传感器包括氢气传感器。
6.根据权利要求5所述的有机发光二极管设备，其中所述氢气传感器检测来自所述有机层的排出的氢气的量或由所述氢气生成的水分的量。
7.根据权利要求6所述的有机发光二极管设备，其中所述氢气传感器包括: 传输层，选择性地可渗透所述氢气或所述水分； 传感器，可逆地或不可逆地与所渗透的氢气或水分相互作用；以及 探测器，基于所述相互作用探测变化。
8.根据权利要求6所述的有机发光二极管设备，其中所述氢气传感器检测由于所述氢气或所述水分的吸收而导致的振动变化。
9.根据权利要求5所述的有机发光二极管设备，其中所述氢气传感器包括石英晶体微量天平或者表面声波传感器。
10.根据权利要求1所述的有机发光二极管设备，进一步包括: 支撑基板，支撑所述有机发光元件； 对立基板，面对所述支撑基板；以及 密封器，密封所述支撑基板和所述对立基板，其中所述化学传感器位于由所述支撑基板、所述对立基板和所述密封器限定的区域内。
11.根据权利要求10所述的有机发光二极管设备，其中所述化学传感器位于与以下至少之一对应的位置: 所述有机发光元件的内部， 所述有机发光元件与所述对立基板之间，或者 所述有机发光元件与所述密封器之间。
12.根据权利要求1所述的有机发光二极管设备，其中所述有机层包括发射层。
13.根据权利要求12所述的有机发光二极管设备，其中所述有机层包括以下至少之 空穴辅助层，位于所述阳极与所述发射层之间，或者 电子辅助层，位于所述阴极与所述发射层之间。
14.一种有机发光二极管设备,包括: 有机发光元件，包括有机层；以及 传感器，探测表示所述有机层的劣化程度的特性。
15.根据权利要求14所述的有机发光二极管设备，其中所述特性是来自所述有机层的气体的量。
16.根据权利要求15所述的有机发光二极管设备，其中所述气体是氢气。
17.根据权利要求14所述的有机发光二极管设备，其中所述特性是根据来自所述有机层的气体得到的水分的量。
18.根据权利要求14所述的有机发光二极管设备，其中所述传感器位于所述有机发光器的内部。
19.根据权利要求14所述的有机发光二极管设备，其中所述特性表示所述有机发光器的一个或多个悬空键和/或陷阱级。
20.根据权利要求19所述的有机发光二极管设备，其中所述特性表示所述有机发光器中的HOMO与LUMO之间的悬空键和/或陷阱级的含量。
【文档编号】H01L27/32GK104241546SQ201410275697
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2013年6月24日
【发明者】朴商镇 申请人:三星显示有限公司