有機電致發光設備及其製造方法
2023-10-22 12:13:52
專利名稱：有機電致發光設備及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種電致發光顯示器(ELD)，並且具體地說涉及一種有機電致發光設備及其製造方法，其適用於簡化該設備的結構和製造過程。
背景技術：
近來已經開發了在重量和體積方面更小的各種各樣的平板顯示設備，其能夠消除陰極射線管(CRT)的缺點。上述的平板顯示設備包括液晶顯示器(LCD)、場發射顯示器(FED)、等離子顯示面板(PDP)和電致發光(EL)顯示器等等。此外已經積極地經過研究努力製造高顯示質量和大尺寸屏幕的平板顯示設備。
在上述的平板顯示設備中，該等離子顯示面板具有的缺點在於，其已經被明確強調為最有益的顯示設備，具備總量輕、尺寸小和屏幕尺寸大的優點，這是因為其結構和製造過程簡單，但是其具有低的發光效率和大能耗。另一方面，採用薄膜電晶體(TFT)作為開關設備的有源矩陣LCD具有的缺點在於，因為使用了半導體加工工藝，其很難製造很大尺寸的屏幕，並且由於背光單元其具有很大的能耗，以及由於光學設備，諸如極化濾波器、稜鏡片、擴散器等等，其具有很大的光損失和窄的視角。但是，LCD主要用於筆記本個人計算機，並且具有膨脹的需求。
同時，取決於發光層的材料，EL設備主要被劃分為無機電致發光設備和有機電致發光設備，以及自發光設備。當與以上所述的顯示設備相比較的時候，該EL設備具有的優點是快速的響應速度、大的發光效率、大的亮度和大的視角。與有機電致發光設備相比較，無機電致發光設備具有更大的能耗，並且與有機電致發光設備相比較，無法獲得更高的亮度。另一方面，以數十伏的低直流電壓來驅動有機電致發光設備，並且其具有快速的響應速度。此外，有機電致發光設備可以獲得高的亮度，並且可以發射紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)的多種顏色。因此，有機電致發光設備適合於以後的平板顯示設備。
圖1和圖2是示出現有的EL設備的一部分的剖視圖，用於解釋該EL顯示設備的發光原理。
參考圖1和圖2，EL設備包括提供在陽極電極4和陰極電極12之間的有機發光層10，該有機發光層10由電子注入層10a、電子載體層10b、發光層10c、空穴載體層10d和空穴注入層10e組成。
如果電壓被加在EL設備的陽極電極4和陰極電極12之間，從陰極電極12產生的電子經由電子注入層10a和電子載體層10b移動進發光層10c中。此外，從陽極電極4產生的空穴經由空穴注入層10e和空穴載體層10d移動進發光層10c中。因此，從電子載體層10b和空穴載體層10d饋送的電子和空穴分別在發光層上相互碰撞以重組，從而產生光。這個光被經由陽極4發射到外部，從而顯示圖像。
同時，空穴注入層10e控制空穴的濃度，同時空穴載體層10d控制空穴的移動速度，從而允許從陽極電極4產生的空穴被容易地注入到發光層10c中。換句話說，由於發光層10c的界面能量，從陽極電極4產生的空穴不能容易地移動進發光層10c內，但是通過在陽極電極4和發光層10c之間的空穴注入層10e，可以被容易地注入進發光層10c內。
但是，上述的現有的EL設備具有問題在於，由於其需要額外的過程來形成空穴注入層10e和空穴載體層10d，設備的結構和製造過程變得複雜。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種有機電致發光設備和製造其的方法，其適合於簡化該設備的結構和製造過程。
為了實現本發明的這些和其他的目的，按照本發明一個方面的有機電致發光設備包括在襯底和有機發光層之間提供的陽極電極，並且其具有大量分布在和有機發光層相鄰的表面上的空穴，使得所述空穴被直接注入進該有機發光的層中；和在該有機發光的層上提供的陰極電極。
在有機電致發光設備中，陽極電極具有在和襯底相鄰的區域上分布的少量的空穴，同時具有在和有機發光層相鄰的區域上分布的大量的空穴。
在有機電致發光設備中，有機發光層包括形成在陽極電極上的發光層；形成在發光層上的電子載體層；和形成在電子載體層上的電子注入層。
一種按照本發明另一個方面的製造有機電致發光設備的方法，包括步驟在襯底上形成陽極電極；在陽極電極上形成有機發光層；和在有機發光層上形成陰極電極，其中所述陽極電極具有分布在和有機發光層相鄰的表面上的大量空穴，使得所述空穴被直接注入進有機發光層中。
在該方法中，所述在襯底上形成陽極電極的步驟包括以在腔內的等離子離子碰撞透明電極材料目標；通過所述離子碰撞在所述透明電極材料的沉積的後半段時間中注入大量的氧氣；和使所述透明電極材料與所述氧氣反應，從而產生大量的空穴。
在該方法中，陽極電極具有在和襯底相鄰的區域上分布的少量的空穴，同時具有在和有機發光層相鄰的區域上分布的大量的空穴。
所述形成有機發光層的步驟包括形成連接到陽極電極的發光層；在發光層上形成電子載體層；和在電子載體層上形成電子注入層。
從下面參考伴隨的附圖進行的本發明實施例的詳細說明中，本發明的這些及其他的目的將是清晰可見的，其中圖1是示出在現有的有機電致發光設備中的有機發光層結構的簡略框圖；圖2是用於解釋現有的有機電致發光設備的發光原理的圖；圖3是示出按照本發明的實施例的有機電致發光設備結構的平面圖；圖4是在圖3中示出的有機電致發光設備的一部分的剖視圖；圖5是按照本發明實施例的有機電致發光設備的有機發光層的詳細框圖；圖6描述在按照本發明實施例的有機電致發光設備的陽極電極內空穴的分布；且圖7A至圖7E示出按照本發明的實施例的製造有機電致發光設備的方法。
具體實施例方式
現在將詳細地介紹本發明的優選實施例，其例子被在伴隨的附圖中舉例說明。
在下文中，將參考圖3至7E詳細描述本發明的優選實施例。
圖3是示出按照本發明實施例的有機電致發光(EL)設備結構的平面圖，且圖4是在圖3中示出的該EL設備的一部分的剖視圖。
參考圖3和圖4，EL設備具有以彼此交叉的方向在襯底102上提供的陽極電極104和陰極電極112。
多個陽極電極104被以相互隔開期望的距離的方式提供在襯底102上。對於每個電致發光管區域具有小孔的絕緣膜106被形成在提供有陽極電極104的襯底102上。用於分隔在其上形成的有機發光層110和陰極電極112的阻擋條108位於絕緣膜106上。以與陽極電極104交叉的方向提供阻擋條108，並且其具有懸掛的結構，其中與其下部相比較其上部具有更大的寬度。由有機化合物形成的有機發光層110和陰極電極112被順序地和完整地沉積在提供有阻擋條108的襯底102上。與現有技術相比，有機發光層110除去了空穴注入層和空穴載體層，並且由發光層110c、電子載體層110b和電子注入層110a組成，如圖5所示。
如圖6所示，形成陽極電極104，使得當從它的上層進入它的下層中時，空穴的量進一步逐漸地增加。因此，陽極電極104的上層表面與大量的空穴密切相關。因此，即使不存在在現有技術中的空穴注入層和空穴載體層，由陽極電極104產生的空穴可以被容易地注入到發光層110c。
在具有以上所述結構的EL設備中，如果電壓被加在陽極電極104和陰極電極112之間，由陰極電極112產生的電子經由電子注入層110a和電子載體層110b移動進發光層110c之內。此外，由陽極電極104產生的大量的空穴直接移動進發光層110c之內。因此，由陰極電極112產生的電子與由陽極電極104產生的空穴在發光層110c上碰撞，以互相重新組合，從而產生光。這個光被經由陽極104發射到外部，從而顯示圖像。
如上所述，在按照本發明實施例的EL設備中，大量的空穴在陽極電極104的上層互相鄰接，使得即使在有機發光層110中不存在現有技術中的空穴注入層和空穴載體層，在陽極電極102中大量的空穴可以克服發光層110c的界面能量，而被注入到發光層110c中。因此，有機發光層110由發光層110c、電子載體層110b和電子注入層110a組成，從而簡化了EL設備的結構和製造過程。
在下文中，將描述按照本發明實施例的製造有機EL設備的方法。
首先，通過諸如使用氬(Ar)等離子等的噴射的沉積技術來將透明的導電金屬材料沉積在由蘇打石灰或者鋼化玻璃形成的襯底102上，然後通過光刻和蝕刻處理形成圖形。因此，如圖7A所示形成陽極電極104。在此處，銦錫氧化物(ITO)被用作該金屬材料。
下面將詳細描述形成陽極電極104的方法。隨後，通過施加電壓產生的氬離子(Ar+)與ITO目標(InxSn2-XOy)碰撞，從而在襯底102上沉積ITO分子離子。在這裡，隨著在襯底102上沉積的ITO分子離子的沉積量，逐漸地增加注入的氧氣量。因此，當進入它的上層時，空穴的量增加，從而形成具有其中大量的空穴在其表面上互相鄰接的形狀的陽極電極104。換句話說，在沉積的起始時間上注入少量的氧氣，然後逐漸地增加注入的氧氣量。在沉積的結束時間注入大量的氧氣，從而提供包含氧氣離子(O2-)和大量的空穴的陽極電極104。
下面將結合化學反應的概念描述上述的空穴產生的原理。按照通常的空穴產生原理，陽極電極(InxSn2-XOy)的Sn2O3與3In2+進行置換反應，以如通過以下化學反應等式(1)表示的產生3In2O2和2Sn3+，然後通過按照電荷量守恆定律失去電子的正離子2Sn3+產生空穴。
A.(1)
在陽極電極102的沉積的結束時刻注入通過上述通常的產生原理產生的空穴和大量的氧氣(O2)。然後，注入的氧氣(O2)與ITO(InxSn2-XOy)的電子反應，以產生氧氣離子(O2-)，並且ITO(InxSn2-XOy)對應於失去的氧氣量進一步產生空穴。因此，當從它的下層進入上層時，在陽極電極104上空穴的量進一步增加，使得非常大量的空穴在其上層表面上互相鄰接。因此，即使不存在空穴注入層和空穴載體層，由陽極電極104產生的空穴可以克服發光層110c的界面能量，而被輸入給發光層110c。
隨後，光敏絕緣材料被塗覆在提供有陽極電極104的襯底102上，然後通過光刻形成圖案。因此，提供絕緣膜106使得如圖7B所示暴露發光區域。
光敏有機材料被沉積在絕緣膜106上，然後通過光刻形成圖案，從而提供如圖7C所示的阻擋條108。該阻擋條108被以交叉多個陽極電極104的方式形成在非發射區域上，以便劃分像素。
將有機發光材料通過真空沉積技術沉積在提供有阻擋條108的襯底102上，如圖7D所示，從而提供有機發光層110。在由阻擋條108劃分的區域上提供有機發光層110。
最後，金屬材料被沉積在提供有有機發光層110的襯底102上，從而提供陰極電極112，如圖7E所示。在此處，鋁(Al)或者LiF等等用作該金屬材料。
如上所述，按照本發明，該陽極電極具有一形狀，其中當從其上層進入它的下層時大量的空穴互相鄰接，從而即使不存在現有技術中的空穴注入層和空穴載體層，也可以從陽極電極將空穴注入有機發光層之內。因此，可以消除空穴注入層和空穴載體層，以簡化設備的結構和製造過程。
雖然已經通過在如上所述的附圖中示出的實施例解釋了本發明，本領域普通的技術人員應該明白，本發明不局限於這些實施例，而是不背離本發明精神的各種各樣的變化或者改進都是可允許的。因此，本發明的範圍應該僅僅由所附的權利要求和其等效物來確定。
權利要求
1.一種有機電致發光設備，包括陽極電極，其被設置在襯底和有機發光層之間提供，並且具有分布在和有機發光層相鄰的表面上的大量空穴，使得所述空穴被直接注入有機發光層中；和陰極電極，其被設置在有機發光層上。
2.如權利要求1所述的有機電致發光設備，其中，該陽極電極具有在和襯底相鄰的區域上分布的少量空穴，同時具有在和有機發光層相鄰的區域上分布的大量的空穴。
3.如權利要求1所述的有機電致發光設備，其中，該有機發光層包括發光層，其形成在陽極電極上；電子載體層，其形成在發光層上；和電子注入層，其形成在電子載體層上。
4.一種製造有機電致發光設備的方法，包括步驟在襯底上形成陽極電極；在陽極電極上形成有機發光層；和在有機發光層上形成陰極電極，其中所述陽極電極具有分布在和有機發光層相鄰的表面上的大量空穴，使得所述空穴被直接注入有機發光層中。
5.如權利要求4所述的方法，其中，所述在襯底上形成陽極電極的步驟包括將在腔內的等離子離子碰撞透明電極材料目標；在通過所述離子碰撞的所述透明電極材料的沉積的後半段時間中注入大量的氧氣；和所述透明電極材料與所述氧氣反應，從而產生大量的空穴。
6.如權利要求4所述的方法，其中，該陽極電極具有在和襯底相鄰的區域上分布的少量的空穴，同時具有在和有機發光層相鄰的區域上分布的大量的空穴。
7.如權利要求4所述的方法，其中，所述形成有機發光層的步驟包括形成連接到陽極電極的發光層；在發光層上形成電子載體層；和在電子載體層上形成電子注入層。
全文摘要
公開了一種有機電致發光設備及其製造方法，用於簡化設備的結構和製造過程。在該有機電致發光設備中，在襯底和有機發光層之間提供陽極電極，並且其具有分布在和有機發光層相鄰的表面上的大量空穴，使得所述空穴被直接注入有機發光層中。在有機發光層上提供陰極電極。
文檔編號H01L51/50GK1617643SQ20041009268
公開日2005年5月18日 申請日期2004年11月12日 優先權日2003年11月12日
發明者鮮于進浩, 姜旻秀, 卓潤興 申請人:Lg電子株式會社