具有有機可溶性衍生物層的有機電致發光顯示裝置的製作方法
2023-05-29 19:36:41 2
專利名稱：具有有機可溶性衍生物層的有機電致發光顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機電致發光(EL)顯示裝置，更具體地，本發明涉及具有有機可溶性衍生物層的有機EL顯示裝置。
背景技術：
有機EL顯示裝置包括依次堆疊在基材上的陽極，空穴注入層，空穴遷移層，發光層，電子遷移層，電子注入層和陰極。對於包含低分子量材料的有機EL顯示裝置，上述的各種層是利用真空沉積技術形成的。對於包含聚合物的有機EL顯示裝置，上述的各種層是利用對發光層的形成具有局限性的旋塗技術形成的。
圖1示出了包含高分子材料如聚合物的常規有機EL顯示裝置的橫斷面圖。該有機EL顯示裝置包括陽極10，空穴注入層12，發光層14和陰極16，它們是按所示的順序堆疊的。
空穴注入層12是利用旋塗技術形成的，並且具有空穴注入層12在形成發光層14的旋塗操作中不溶解於有機溶劑的結構。結果，空穴注入層12與發光層14之間的界面特性惡化。另外，水或者無機和有機雜質影響發光層14，從而降低穩定性並縮短所得裝置的使用壽命。
US 5,247,190公開了一種有機EL顯示裝置，包括陽極和陰極以及置於其間的發光聚合物。US 5,247,190的有機EL顯示裝置的缺點在於發光效率低和使用壽命短，因為兩個電極的功函數不接近或者不等於發光聚合物的最高佔據分子軌道(HOMO)值和最低未佔據分子軌道(LUMO)值。
為了克服這一問題，用金屬製成其功函數接近於發光聚合物的LUMO值的陰極。然而，由於陽極必須由透明的導電材料製成，因而對所用陽極材料存在很多限制。
因此，可以利用旋塗技術，將水溶性材料如分別得自BayerAG和AlliedSignal的PEDOT(聚(3，4)-亞乙基二氧基噻吩與聚苯乙烯磺酸鹽的混合物)或PANI(聚苯胺與聚苯乙烯磺酸鹽的混合物)沉積在陽極上，以便形成空穴注入層。空穴注入層緩衝陽極與發光聚合物之間的界面，從而提高發光效率，驅動電壓和使用壽命。
但是，PEDOT和PANI是離子型材料，其溶解於水並具有高的吸收性。因而，即使在旋塗操作之後進行焙燒處理，也不可能除去保留在其表面上的水分。特別地，由於其中存在水分時PEDOT和PANI表現出很強的酸性，因此在空穴注入層與發光聚合物之間的界面上可能發生變形(reduction)。
另外，PEDOT和PANI對發光聚合物的粘附力差。因此，如果將發光聚合物組成圖案形成發光層，則形成具有不良圖案特性的發光層。
目前，正在進行大量的研究，以便通過引入表面活性劑或者粘合劑提高空穴注入層與發光層之間的界面特性。
另一方面，US 5,998,085公開了一種利用雷射誘導的熱成像(LITI)技術形成有機EL顯示裝置的R，G和B發光層的方法。LITI技術至少需要光源，轉印薄膜和基材。從光源發出的光被轉印薄膜的吸光層吸收並轉化成熱能。轉印薄膜上的成像材料通過熱能被轉移到基材上，進而形成所需要的圖像。LITI技術還用來形成液晶顯示(LCD)裝置和發光層的濾色器。
但是，常規的LITI技術表現出較差的轉印特性。因此，需要能夠改進有機EL顯示裝置之發光聚合物的轉印特性的材料和結構。
發明內容
因此，本發明的目的是提供具有高發光效率和改進的使用壽命的有機EL顯示裝置。
本發明的另一目的是提供具有良好發光層圖案的有機EL顯示裝置。
本發明的其它目的和優點將部分在下面的說明中闡述，部分從該說明中顯而易見，也可以從本發明的實施中領會。
為了實現本發明的上述及其它目的，本發明提供一種有機EL顯示裝置，該裝置包括第一和第二電極和置於其間的發光層，以及排列於第一電極與發光層之間的有機可溶性衍生物層，其中該有機可溶性衍生物層防止雜質擴散至發光層。
本發明還提供一種有機EL顯示裝置，該裝置包括第一和第二電極及置於其間的發光層，以及至少一層排列於第一電極與發光層之間的有機可溶性衍生物層，其中該有機可溶性衍生物層提高發光層的粘附力。
該有機可溶性衍生物層包括也可能具有空穴遷移能力的合成聚合物或者混合物，並且對於有機溶劑具有大於10g/L的溶解度。
該合成的聚合物為選自下列聚合物中的一種基於芳基胺的聚合物，基於二萘嵌苯的聚合物和基於吡咯的聚合物，且該混合物包括至少一種光學惰性的聚合物和至少一種基於芳基胺的低分子量材料。
該光學惰性的聚合物為選自下列中的一種聚苯乙烯，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，聚對苯二甲酸乙二酯，聚酯磺酸鹽，聚磺酸鹽，多芳基化合物，氟聚醯亞胺，透明的氟樹脂和透明的丙烯酸樹脂；且該基於芳基胺的低分子量材料為選自下列中的一種TPD(N，N′-二苯基-N，N′-二間甲苯基-二苯基-4，4′-二胺)，NPB，MTDATA(4，4′，4″-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯基胺)，TDATA(4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯基胺)，及TDAPB(1，3，5-三[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基苯基]苯)，它們得自例如Sigma-Aldrich公司。
該混合物包括10～80％重量分散於光學惰性聚合物中的基於芳基胺的低分子量材料。
該有機可溶性衍生物層具有1～50nm的厚度。
該發光層是採用雷射誘導轉印/熱成像(LITI)技術形成圖案的。
根椐下列有關實施方案的描述，同時結合附圖，本發明的這些及其它目的和優點將是顯而易見的和更加容易理解的，在附圖中圖1是包含聚合物的常規有機EL顯示裝置的橫斷面圖；圖2是本發明實施方案的有機EL顯示裝置的橫斷面圖；及圖3是說明本發明的採用LITI技術形成發光層圖案的方法的局部透視圖。
具體實施例方式
現將詳細描述本發明的實施方案，並以按照
其實施例，在其全文中，相同的附圖標記代表相同的組成部分。下面將參照附圖描述該實施方案，以便解釋本發明。
圖2示出了根據本發明實施方案的有機EL顯示裝置的橫斷面圖。該有機EL顯示裝置包括依次堆疊的陽極20，空穴注入層22，有機可溶性衍生物層24，發光層26和陰極28。
有機可溶性衍生物層24防止雜質從空穴注入層22擴散到發光層26，同時又不降低空穴遷移能力，從而提高所的裝置的性能特性。該有機可溶性衍生物層24對發光層26具有優良的粘附力。因此，當發光層26通過LITI技術形成圖案時，發光層26具有優異的圖案特徵。
有機可溶性衍生物層24包括可能具有空穴遷移能力的合成聚合物或者可能具有空穴遷移能力的混合物，並且對於有機溶劑如苯或甲苯具有較高的溶解度。有機可溶性衍生物層具有例如大於10g/L的溶解度。所述合成的聚合物包括得自Sigma-Aldrich公司的PVK，得自Dow chemical公司的BFE，基於芳基胺的聚合物，基於二萘嵌苯的聚合物，以及基於吡咯的聚合物。
該混合物包括基於芳基胺的低分子量材料和光學惰性的聚合物。
該基於芳基胺的低分子量材料包括例如得自Sigma-Aldrich公司的TPD，NPB，MTDATA，TDATA和TDAPB。
該光學惰性的聚合物包括聚苯乙烯，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，聚對苯二甲酸乙二酯，聚酯磺酸鹽，聚磺酸鹽，多芳基化合物，氟聚醯亞胺，透明的氟樹脂和透明的丙烯酸樹脂。
該混合物可以包括10～80％重量分散於光學惰性聚合物中的基於芳基胺的低分子量材料。
為了清楚起見，不應將可形成於圖1的空穴注入層12與發光層14之間的有機可溶性衍生物層24與常規的空穴遷移層混淆。換言之，在有機EL顯示器中除了空穴遷移層之外還可以使用有機可溶性衍生物層24，或者作為提高發光層26的粘附力和防止雜質擴散到發光層26中的層，對有機可溶性衍生物層24進行配製和使用，進而提高有機EL顯示器的發光效率和使用壽命，另外，還起到在有機EL顯示器中遷移空穴的作用。
圖3示出了解釋本發明採用LITI技術形成發光層圖案的方法的局部透視圖。下面參照圖3描述本發明的製備有機EL顯示裝置的方法。
例如依次在丙酮和異丙醇中清洗具有陽極的基材30，並進行UV/臭氧處理。利用例如旋塗技術在基材30上形成由PEDOT或PANI製成的空穴注入層32，然後在200℃的溫度下熱處理5分鐘。將有機可溶性衍生物以適當的濃度溶解於適當的溶劑中並攪拌例如至少1小時，然後進行過濾。利用例如旋塗技術，在空穴注入層32上沉積厚度為1～50nm的有機可溶性衍生物，從而形成有機可溶性衍生物層34。
在有機EL顯示裝置中，發光聚合物可以溶解在不溶解有機可溶性衍生物層34的溶劑中，並利用例如旋塗技術沉積數十納米的厚度，形成發光層。
對於全色的有機EL顯示裝置，可以使用轉印薄膜40並使之與具有空穴注入層32和有機可溶性衍生物層34的基材30排成一行。轉印薄膜40包括光-熱轉換層44，層間的絕緣層46，及發光聚合物層36a，其依次堆疊在轉印的基材42上。利用LITI技術，將發光聚合物層36a從轉印薄膜40轉印到有機可溶性衍生物層34上，從而形成發光層36。其後，在發光層36上形成陰極(未示出)。最後，進行封裝操作，製得有機EL顯示裝置。
製備本發明的具有有機可溶性衍生物層的有機EL顯示裝置的方法詳述如下。
例如，清洗具有陽極的基材，然後UV/臭氧處理15分鐘。以3000rpm的速度，在基材上旋塗厚度為20～50nm的由「PEDOT/PSS」(得自Bayer AG)製成的空穴注入層。將0.5％重量得自Dow Chemical公司商品名為「BFE」的有機可溶性衍生物溶解於甲苯溶劑，並攪拌至少1小時，且以3000rpm的速度在空穴注入層旋塗至10～50nm的厚度。由於甲苯不溶解水溶性的空穴注入層，所以塗布有機可溶性衍生物層的地方，空穴注入層不破壞。
將1.0～1.5％重量得自Covion Organic Semiconductors GmbH商品名為「RED」或「BLUE」的發光聚合物溶解於甲苯溶劑並充分攪拌，之後混入得自Sigma-Aldrich公司分子量為2500的聚苯乙烯，作為聚合物添加劑，從而製得混合的溶液。發光聚合物與添加劑的混合質量比為RED∶聚苯乙烯＝1∶1，及BLUE∶聚苯乙烯＝1∶1.5。將該混合溶液在60℃下充分攪拌至少3小時，並在轉印薄膜上旋塗至80nm的厚度，進而形成發光的聚合物層。
利用LITI技術，將轉印薄膜的發光聚合物層轉印到基材上，進而形成發光層。
之後，在小於10-7Torr的高真空環境下，於發光層上形成陰極。該陰極包括50nm的Ca層以及200～300nm的Ag層或0.4～4.0nm的LiF層和100～600nm的Al層。最後，利用金屬容器進行封裝操作，得到有機EL顯示裝置。
對於紅色的發光層，通過LITI方法形成圖案的發光層的邊緣光潔度小於5μm，產生良好的圖案特性。當使用紅色發光層且陰極包括LiF/Al時，發光效率為1.25Cd/A，色彩坐標為x＝0.67和y＝0.32(CIE 1931，6.5伏下300Cd/m2)，且預期的使用壽命為100Cd/m2下2000小時。另一方面，如果紅色發光層直接形成於空穴注入層上，而不使用有機可溶性衍生物層，則使用壽命為100Cd/m2下300小時。
對於藍色的發光層，通過LITI方法形成圖案的發光層的邊緣光潔度小於10μm，產生良好的圖案特性。當使用藍色發光層且陰極包括Ca/Ag時，發光效率為1.5Cd/A，色彩坐標為x＝0.15和y＝0.1(CIE 1931，6.5伏下200Cd/m2)，且預期的使用壽命為100Cd/m2下1000小時。另一方面，如果藍色發光層直接形成於空穴注入層上，而不使用有機可溶性衍生物層，則使用壽命為100Cd/m2下60小時。
如上所述，與常規的沒有有機可溶性衍生物層的有機EL顯示裝置相比，本發明的具有有機可溶性衍生物層的有機EL顯示裝置具有高的發光效率和改進的使用壽命。另外，本發明的有機EL顯示裝置具有良好的發光層圖案。
儘管已經給出並描述了本發明的一些實施方案，但是本領域的技術人員應當理解，再不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施方案作出改變，所以，本發明的範圍由所附的權利要求書或其等價物來確定。
權利要求
1.一種有機EL顯示裝置，包括第一和第二電極；置於第一和第二電極之間的發光層；和排列於第一電極與發光層之間的有機可溶性衍生物層，其中該有機可溶性衍生物層防止雜質擴散至發光層。
2.權利要求1的裝置，其中該有機可溶性衍生物層包括具有空穴遷移能力的合成聚合物或混合物，並且對於有機溶劑具有大於10g/L的溶解度。
3.權利要求2的裝置，其中該合成的聚合物為選自下列聚合物中的一種基於芳基胺的聚合物，基於二萘嵌苯的聚合物和基於吡咯的聚合物，以及該混合物包含至少一種光學惰性的聚合物和至少一種基於芳基胺的低分子量材料。
4.權利要求3的裝置，其中該光學惰性的聚合物為選自下列中的一種聚苯乙烯，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，聚對苯二甲酸乙二酯，聚酯磺酸鹽，聚磺酸鹽，多芳基化合物，氟聚醯亞胺，透明的氟樹脂，以及透明的丙烯酸樹脂。
5.權利要求3的裝置，其中該基於芳基胺的低分子量材料為選自下中的一中TPD，NPB，MTDATA，TDATA，以及TDAPB。
6.權利要求3的裝置，其中該混合物為10～80％重量分散於光學惰性聚合物中的基於芳基胺的低分子量材料。
7.權利要求1的裝置，其中該有機可溶性衍生物層具有1～50nm的厚度。
8.權利要求1的裝置，其中該發光層是通過雷射轉印誘導成像(LITI)技術形成圖案的。
9.權利要求1的裝置，其中該有機可溶性衍生物層增加發光層對有機EL顯示裝置的粘附力，並且改善發光層的圖案特性。
10.權利要求1的裝置，其中該有機可溶性衍生物層防止雜質擴散至發光層，不降低空穴遷移能力。
11.一種有機EL顯示裝置，包括第一和第二電極；排列於第一和第二電極之間的發光層；和至少一層排列於第一電極與發光層之間的有機可溶性衍生物層，其中該有機可溶性衍生物層增加發光層對有機EL顯示裝置的粘附力並防止雜質擴散至發光層。
12.權利要求11的裝置，其中該有機可溶性衍生物層包括具有空穴遷移能力的合成聚合物或混合物，並且對於有機溶劑具有大於10g/L的溶解度。
13.權利要求12的裝置，其中該合成的聚合物為選自下列聚合物中的一種基於芳基胺的聚合物，基於二萘嵌苯的聚合物和基於吡咯的聚合物，以及該混合物包含至少一種光學惰性的聚合物和至少一種基於芳基胺的低分子量材料。
14.權利要求13的裝置，其中該光學惰性的聚合物為選自下列中的一種聚苯乙烯，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，聚對苯二甲酸乙二酯，聚酯磺酸鹽，聚磺酸鹽，多芳基化合物，氟聚醯亞胺，透明的氟樹脂，以及透明的丙烯酸樹脂；和該基於芳基胺的低分子量材料為選自下中的一種TPD，NPB，MTDATA，TDATA，以及TDAPB。
15.權利要求14的裝置，其中該混合物為10～80％重量分散於光學惰性聚合物中的基於芳基胺的低分子量材料。
16.權利要求14的裝置，其中該有機可溶性衍生物層具有1～50nm的厚度。
17.權利要求16的裝置，其中該發光層是通過雷射轉印誘導成像(LITI)技術形成圖案的。
全文摘要
一種有機EL顯示裝置包括第一和第二電極和置於其間的發光層以及排列於第一電極與發光層之間的有機可溶性衍生物層,其中所述有機可溶性衍生物層防止雜質擴散至發光層。
文檔編號H01L51/50GK1423512SQ02152428
公開日2003年6月11日 申請日期2002年11月27日 優先權日2001年11月28日
發明者金茂顯, 權章赫, 徐旼撤 申請人:三星Sdi株式會社