一種低電壓的有機電致發光顯示器件的製作方法

2023-05-08 16:39:41

專利名稱：一種低電壓的有機電致發光顯示器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種顯示器件，尤其涉及一種低電壓的有機電致發光顯示器件。
背景技術：
有機電致發光顯示(OLED)器件結構包括基板、陽極、陰極，在陽極和陰極之間是各種功能有機/無機層，這些功能層主要包括空洞注入層(HIL)，空洞傳輸層(HTL)，發光層(EML)，電子傳輸層(ETL)，電子注入層(EIL)。為了提高效能，發光層的結構往往是主體/客體摻雜系統，即利用能量轉移的原理把有機發光染料摻進有機發光主體裡使得有機發光染料受激發光。
由於有機材料的電阻很高，各個功能層之間的注入能級勢壘較大，所以OLED的驅動電壓一般也較高。為了降低驅動電壓，現有技術中採用在空洞注入層中加入P-摻雜物。如德國的Leo等人在2001年《APPl.Phys.Lett.》，第78卷，第410頁中發表了超低驅動電壓的OLED，當中就是把P型摻雜物，tetrafluoro-tetracyanoquino-dimethane(F4-TCNQ)摻進空洞注入層中。
日本的Fujihira等人在2000年的《APPl.Phys.Lett.》，第77卷，第4211頁也發表了類似的空洞注入層結構，但他們所採用的P型摻雜物是無機的材料-SbCl5。
上面這些文獻或公開物中，採用的全是單層的P-摻雜物的空洞注入層HIL。單層的P-摻雜HIL器件雖然可以降低驅動電壓，增加器件效率，但是長時間高溫高溼工作後，P型摻雜劑會擴散到空洞傳輸層HTL，形成激子淬滅中心，使得器件穩定性變差，壽命較低；另外，這些P型摻雜劑蒸發溫度較低，在做P型摻雜時很容易在空洞傳輸層HTL界面處形成淬滅中心，再由於擴散的負面影響，大大降低器件穩定性，嚴重影響了正常器件發旋光性能。

發明內容
為了克服上述缺點，本發明提供一種低驅動電壓、高效率、長壽命的有機電致發光顯示器件。
本發明的目的通過以下的技術措施來實現一種有機電致發光顯示器件，包括基底，陽極和陰極，在陽極和陰極之間設置有各功能的有機或無機層，其中有機和無機層依次包括空洞注入層，空洞傳輸層，發光層，電子傳輸層和電子注入層。其中所述的空洞注入層是多層P-型摻雜劑結構，P-型摻雜劑濃度按陽極到空洞傳輸層順序逐漸減少，呈梯度分布。這種結構可以與陽極形成良好的歐姆接觸，從而減少從陽極到空洞注入層的注入勢壘。
所述的多層空洞注入層的使用的是相同材料，其中常用的是TNATA及其衍生物。多層空洞注入層的總膜厚度在20nm～200nm之間，P-型摻雜劑濃度為0.1％～20％，濃度高的HIL層能與陽極造成歐姆接觸，隨著HIL厚度增加，濃度漸漸減少，形成空洞的梯度注入；通過調節HIL總厚度，調製空洞的注入與傳輸，進而影響發光層中空洞和電子的複合區域。HIL總厚度對器件的EL譜有Microcavity效應，所以，HIL總厚度對色坐標也有影響。P-型摻雜劑可以是有機材料或無機材料，其中包括F4TCNQ，FeCl3，SbCl5。
所述的多層空洞注入層中與空洞傳輸層之間設置有一層零P-型摻雜劑的擴散阻擋層結構，這層結構沒有摻雜P-型摻雜劑可以進一步減少空洞注入層與空洞傳輸層之間的注入勢壘，同時避免了P-型摻雜劑的汙染從而把P-型摻雜物的擴散降低到最低限度，更進一步降低了OLED器件的驅動電壓。
本發明採用了多層空洞注入層結構，即成梯度分布，按順序減小空洞注入層HIL的P-型摻雜劑的摻雜濃度，最後一層空洞注入層HIL不摻雜P-型摻雜劑，作為P型摻雜劑擴散阻擋層結構。這種多層結構既與ITO陽極形成了良好的歐姆接觸，減小了從ITO陽極到空洞傳輸層HIL層的注入勢壘。沒有摻雜的HIL也可以減少空洞注入HTL時的注入勢壘，又避免了P型摻雜劑的汙染，把可能的P型摻雜劑的擴散降低到最低限度，從而降低了器件驅動電壓，增強了器件的穩定性，大大延長了器件壽命。另外更重要的是在使用這個多層HIL結構可以減少P型摻雜物擴散對器件的影響，增加顯示器的重複性及製作的再現性。


圖1是OLED器件的整體結構示意圖；圖2是三層空洞注入層的結構示意圖；圖3是三層空洞注入層的體階圖；圖4是設有一、二、三層空洞注入層的對比電流曲線圖；圖5是設有一、二、三層空洞注入層的對比亮度曲線圖。
具體實施例方式
如圖1、2和3所示，為本發明的具體實施例，透明或半透明的陽極11置於基底10上，陰極17與陽極11相間隔，在陰極17與陽極11之間設置有多層空洞注入層12，總膜厚度為20nm～200nm，空洞注入層12摻雜了P-型摻雜劑，P-型摻雜劑濃度按從陽極到空洞傳輸層的順序依次減少，P-型摻雜劑濃度在0.1％～20％之間。與空洞注入層12相鄰的是空洞傳輸層13，與空洞傳輸層13相鄰的一層空洞注入層沒有P-型摻雜劑，作為摻雜了P-型摻雜劑的空洞注入層12與空洞傳輸層13之間的P-型摻雜劑的擴散阻擋層結構，這層結構沒有摻雜P-型摻雜劑可以進一步減少空洞注入層與空洞傳輸層之間的注入勢壘，同時避免了P-型摻雜劑的汙染從而把P-型摻雜物的擴散降低到最低限度，更進一步降低了OLED器件的驅動電壓。P型摻雜物可以是有機材料或無機材料，通常採用F4TCNQ、FeCl3或SbCl5。空洞注入層使用的是相同材料，其中常用的是TNATA及其衍生物。
發光層14置於陰極17與空洞傳輸層13之間，所用的發光材料包括螢光材料或磷光材料，並且可以發出紅光、綠光、藍光或白光。在發光層14與陰極17之間是電子傳輸層15和電子注入層16。
基底10是玻璃基底或軟性基底，陽極11包括ITO、AZO、半透明金鐲薄膜及高分子有機膜。
上述小分子有機發光二極體是用高真空蒸發機來製造，製作步驟如下(1)已清洗的陽極基板，(2)陽極基板預處理，
(3)依次蒸鍍有機薄膜，次序為空洞注入層12，空洞傳輸層13，發光層14，電子傳輸層15，電子注入層16；其中空洞注入層12的製造是把兩種材料共蒸而成，按需要的層數及其P型摻雜物的濃度來蒸鍍；(4)蒸鍍陰極17；(5)器件封裝。
下面例舉具體的幾種P型摻雜有機發光二極體一、單層P型摻雜有機發光二極體器件結構ITO/2TNATAF4TCNQ(2％，70nm)/NPB(50nm)/AlqC545T(2％，30nm)/BPhen(20nm)/LiF(1nm)/Al(150nm)；基底，陽極和陰極，在陽極和陰極之間設置有各功能的有機或無機層，其中有機和無機層依次包括空洞注入層，空洞傳輸層，發光層，電子傳輸層和電子注入層。
器件製作方法如下首先對已清洗的ITO(陽極)基板作O2-plasma預處理，然後在10-6Tor真空環境下，用熱蒸鍍的方法把有機膜及金鐲陰極依次蒸鍍2TNATA(空洞注入層)；NPB(空洞傳輸層)；AlqC545T(發光層)；Bphen(電子傳輸層)；LiF(電子注入層)；Al(陰極)。各蒸發源均有獨立的速率及溫度控制，各個功能層厚度用石英晶振監控。
上述器件在20mA/cm2的電流密度下，電壓為4.86V，亮度為2068cd/m2，效率為10.34cd/A。
二、雙層P型摻雜有機發光二極體器件結構為ITO/2TNATAF4TCNQ(6％，55nm)/2TNATA(15nm)/NPB(50nm)/AlqC545T(2％，30nm)/BPhen(20nm)/LiF(1nm)/Al(150nm)；製作方法跟例子1相似。
在20mA/cm2的電流密度下，電壓為4.54V；亮度為2232cd/m2；效率為11.16cd/A。
三、三層P型摻雜有機發光二極體器件結構為ITO/2TNATAF4TCNQ(6％，40nm)/2TNATAF4TCNQ(2％，15nm)/2TNATA(15nm)/NPB(50nm)/AlqC545T(2％，30nm)/BPhen(20nm)/LiF(1nm)/Al(150nm)；製作方法跟例子1相似。
在20mA/cm2的電流密度下，電壓為4.44V；亮度為2232cd/m2；效率為11.16cd/A。
結合圖4、圖5可以看出，上述三種有機發光二極體中，多層空洞注入層的顯示器的電壓明顯降低。在同一電壓時，多層空洞注入層的顯示器亮度更強。
空洞注入層和P-型摻雜劑濃度不僅限於上述具體實施例中出現的數值，空洞注入層可在20nm～200nm之間，P-型摻雜劑濃度可在0.1％～20％之間，均可實施。
雖然以上對本發明採用舉例的形式進行了具體的描述，但是本領域的一般技術人員應該懂得，這些公開的內容只是作為例子，在不脫離本發明的精神和範圍的前提下，在各部分的細節上作相似改變，也在本發明保護範圍之內。
權利要求
1.一種有機電致發光顯示器件，包括基底，陽極和陰極，在陽極和陰極之間設置有各功能的有機或無機層，其中有機和無機層包括空洞注入層，空洞傳輸層，發光層，電子傳輸層和電子注入層，其特徵在於，所述的空洞注入層(12)為多層P-型摻雜結構，P-型摻雜劑濃度按陽極(11)到空洞傳輸層(13)順序逐漸減少，呈梯度分布。
2.根據權利要求1所述的有機電致發光顯示器件，其特徵在於，所述的P-型摻雜劑濃度為0.1％～20％。
3.根據權利要求1所述的有機電致發光顯示器件，其特徵在於，所述的P-型摻雜劑是有機材料或無機材料。
4.根據權利要求1所述的有機電致發光顯示器件，其特徵在於，所述的多層空洞注入層(12)的總膜厚度為20nm～200nm。
5.根據權利要求1或4所述的有機電致發光顯示器件，其特徵在於，所述的多層空洞注入層的使用的是相同材料，其中常用的是TNATA及其衍生物。
6.根據權利要求1所述的有機電致發光顯示器件，其特徵在於，空洞注入層(12)中與空洞傳輸層(13)之間設置有一層零P-型摻雜劑的擴散阻擋層結構。
全文摘要
本發明提供了一種有機電致發光顯示器件，包括基底、陽極和陰極，在陽極和陰極之間設置有各種功能的有機和無機層，包括空洞注入層、空洞傳輸層、發光層、電子傳輸層和電子注入層。其中所述的空洞注入層為多層結構，並摻雜P型摻雜劑，改變每一層的P型摻雜劑的濃度，使之按順序依次減少，呈梯度分布，可有效地控制空洞的注入，降低OLED驅動電壓，提高效率，增強器件的穩定性，延長器件的使用壽命。
文檔編號H01L51/52GK1845355SQ20061003484
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月3日 優先權日2006年4月3日
發明者鄺頌賢, 路林 申請人:信利半導體有限公司