專利名稱：有機(jī)電致發(fā)光元件和其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電致發(fā)光(electroluminescent)(下文稱為"EL")元件和其制造方法， 且更確切地說，涉及通過在電子傳輸層與電子注入層之間或在電子注入層與陰極之間形 成緩沖層能夠確保大元件中的厚度均一性且改進(jìn)電性能的有機(jī)EL元件，和其制造方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)EL元件是繼液晶顯示器(liquid crystal display, LCD )和等離子體顯示板(plasma display panel, PDP)之后具有前景的下一代平板顯示器。在有機(jī)EL元件中，層壓發(fā)光 有機(jī)化合物且向其供應(yīng)電壓以產(chǎn)生電洞和電子，且從而發(fā)射光。有機(jī)EL元件可稱為有 機(jī)電致發(fā)光顯示器(organic electroluminescent display, OELD)或有機(jī)發(fā)光二極管(organic light emitting diode ， OLED)。
雖然LCD通過選擇性傳輸光顯示圖像且PDP通過等離子體放電顯示圖像，但有機(jī) EL元件通過電致發(fā)光機(jī)理顯示圖像。詳細(xì)來說，在二個電極之間插入有機(jī)發(fā)光材料， 且向電極施加電壓。然后，電子和電洞從陽極和陰極注入到有機(jī)層中，且彼此復(fù)合產(chǎn)生 復(fù)合能。復(fù)合能刺激有機(jī)分子發(fā)射光。有機(jī)EL元件具有自發(fā)射性質(zhì)、廣觀察角、高清 晰度、高質(zhì)量圖像和高速反應(yīng)。因此，有機(jī)EL元件通常應(yīng)用于小顯示器。
在有機(jī)EL元件中，電子傳輸層形成于有機(jī)發(fā)光層與陰極之間。超過閾值電壓，電 子從陰極注入電子傳輸層中。因此，電子注入層形成于電子傳輸層與陰極之間以增強電 子從陰極注入電子傳輸層。
在相關(guān)技術(shù)中，電子注入層通常由堿金屬的離子鍵化合物制成，諸如含Li層和含 Al層。然而，電子注入層通過一種氣相法分子束外延(molecular beam epitaxy, MBE) 法沉積，且從而，很難形成具有大面積的元件。也就是說，雖然通過MBE法可獲得卓 越的結(jié)晶度，但很難確保大面積內(nèi)的厚度均一性。
另外，電子注入層的厚度應(yīng)控制在約10 A范圍內(nèi)。然而，很難確保厚度均一性， 而同時將沉積厚度控制在10 A左右。如果厚度均一性降格，那么裝置的電性質(zhì)的均一 性也隨襯底而降格，例如發(fā)生漏電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供通過在電子傳輸層與電子注入層之間或電子注入層與陰極 之間形成緩沖層而能夠改進(jìn)電性能的有機(jī)EL元件，和其制造方法。
本發(fā)明的另一個方面提供通過使用原子層沉積法在電子注入層與陰極之間具有緩 沖層以改進(jìn)電子注入層與陰極的界面性質(zhì)從而改進(jìn)有機(jī)EL元件的電性能的有機(jī)EL元 件，和其制造方法。
本發(fā)明的例示性實施例的有機(jī)EL元件包括有機(jī)發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入 層、形成于襯底頂部的電極和形成于電子傳輸層與電了注入層之間或電子注入層與電極 之間的緩沖層。電極由原子層沉積法形成。
有機(jī)EL元件進(jìn)-^步可包括另一電極、電洞注入層和形成于襯底與有機(jī)發(fā)光層之間 的電洞傳輸層以及形成于有機(jī)發(fā)光層與電子注入層之間的電子傳輸層。
緩沖層可包括絕緣層。
緩沖層可包括二氧化硅膜或鐵電膜。
緩沖層可選自二氧化硅(Si02)、 二氧化鉿(Hf02)、氧化鋯(Zr02)、氧化鉭(Ta20"、 二氧化鈦(Ti02)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈮(Nb205)、氧化釔(Y205)、氮化硅(Si美)、 氮氧化硅(SiON)、氮化鋁(A1N)、氮氧化鋁(A10N)和其組合。緩沖層可以單層形 式形成或通過層壓兩個或兩個以上層形成。
緩沖層可通過使用原了層沉積法形成。
緩沖層可通過重復(fù)沉積單層緩沖層l-4次來形成。
緩沖層可形成而具有能夠防止濺鍍沉積電極期間有機(jī)層被損壞的厚度。
緩沖層可形成而具有約10 A的厚度。
制造本發(fā)明的例示性實施例的有機(jī)EL元件的方法可能包括將其上形成電子注入層 的襯底裝載于反應(yīng)室中，通過原子層沉積法在電子注入層的頂部形成緩沖層，和在緩沖 層的頂部形成電極。
緩沖層可包括二氧化硅膜或鐵電膜。
緩沖層可通過使用原子層沉積法形成。
緩沖層可通過重復(fù)沉積單層緩沖層1-4次來形成。緩沖層可形成而具有能夠防止濺 鍍沉積電極期間有機(jī)層被損壞的厚度。緩沖層可形成而具有約IOA的厚度。
制造本發(fā)明的例示性實施例的有機(jī)EL元件的方法可能包括將其上形成電子轉(zhuǎn)移層 的襯底裝載于反應(yīng)室中，通過原子層沉積法在電子轉(zhuǎn)移層頂部形成緩沖層，和在緩沖層
頂部形成電子注入層和電極。
緩沖層可包括二氧化硅膜或鐵電膜。
緩沖層可通過使用原子層沉積法形成。
緩沖層可通過重復(fù)沉積單層緩沖層l-4次來形成。
緩沖層可形成而具有能夠防止濺 鍍沉積電極期間有機(jī)層被損壞的厚度。
緩沖層可形成而具有約IOA的厚度。


通過參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)點應(yīng)變 得更顯而易見，其中
圖1是本發(fā)明的例示性實施例的電致發(fā)光元件的剖面圖；和
1圖2是說明使用原子層沉積法使氧化鋁形成為本發(fā)明的例示性實施例的電致發(fā)光元 件的緩沖層的流程圖。
具體實施例方式
下文，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明可以許多不同形式實施 且不應(yīng)理解為本發(fā)明局限于本文所述的實施例。更確切地說，提供這些實施例，如此本 揭示案對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是透徹的且完整的，且本揭示案將向所屬領(lǐng)域的技 術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的概念。
參考圖1，在本發(fā)明的例示性實施例的有機(jī)EL元件中在襯底10的預(yù)定面積內(nèi)相 繼形成第一電極20、電洞注入層30、電洞傳輸層40、有機(jī)發(fā)光層50、電子傳輸層60、 電子注入層70、緩沖層80和第二電極90。另夕卜，進(jìn)一步形成保護(hù)層100以保護(hù)有機(jī)EL 元件以免受外部水分或氧氣作用。
可使用硅襯底或玻璃襯底作為襯底10。在柔性顯示器的情況下，可使用塑料襯底 (PE、 PES、 PET、 PEN等)。
第一電極20是用于電洞注入的陽極，且由具有高功函數(shù)且允許元件中所發(fā)射的光 到達(dá)外部的透明金屬氧化物(例如，氧化銦錫(ITO))形成而具有約150 nm的厚度。 然而，雖然ITO具有卓越的光學(xué)透明度，但不容易控制。因此，可使用具有合乎需要的 穩(wěn)定性的化學(xué)摻雜共軛聚合物(包括聚噻吩等)來形成陽極。同時，第一電極20可由 具有高功函數(shù)的金屬物質(zhì)制成。在此情況下，可阻止第一電極20處歸因于非發(fā)射復(fù)合 的效率降格。
電洞注入層30供應(yīng)從第一電極20供應(yīng)到電洞傳輸層40的電洞且通過使用銅酞菁 等形成而具有約15 nm的厚度。電洞傳輸層40通過使用為二胺衍生物的TPD (N,N'-二苯基-N,N'-雙-(3-甲基苯 基)-l,l'-聯(lián)苯基-4,4'-二胺)或為光電導(dǎo)聚合物的聚(9-乙烯基咔唑)形成而具有約40 nm的厚度。
另外，有機(jī)發(fā)光層50通過使用諸如Alq3 (三(8-羥基喹啉)鋁)、蒽等的單分子有機(jī) EL材料和諸如PPV (聚(對苯乙炔))、聚噻吩(PT)和其衍生物的聚合物有機(jī)EL材料 形成而具有約60 nm的厚度。
電子傳輸層60通過使用噁二唑的衍生物等形成。
在有機(jī)EL元件的闞值電壓或以上時，電子注入層70使得電子能夠有效注入，如此 有機(jī)EL元件能有效工作。電子注入層70通過使用鋰(Li)、氟化鋰(LiF)、 Liq等由 MBE法形成而具有約IOA的厚度。
由絕緣層形成的緩沖層80形成于電子注入層70與第二電極卯之間。緩沖層80的 絕緣層由二氧化硅或鐵電(高k)材料制成。在有機(jī)EL元件的閾值電壓或以下時，絕 緣層防止電子注入層70與第二電極90之間的漏電流。
另外，緩沖層80通過原子層沉積(ALD)法形成。緩沖層80形成而具有約10 A 的厚度。緩沖層80的厚度可能取決于電子注入層70的厚度，且根據(jù)緩沖層80的介電 常數(shù)可能變得更厚或更薄。在原子層沉積法中，可沉積具有約10的A厚度的均一膜而 具有大面積。如果通過原子層沉積法將單層沉積重復(fù)l-4次，那么可形成具有上述范圍 內(nèi)的厚度的緩沖層。緩沖層可形成而具有能夠防止濺鍍沉積電極期間有機(jī)層被損壞的厚 度。
緩沖層80的絕緣層可選自二氧化硅(Si02)、 二氧化鉿(Hf02)、氧化鋯(Zr02)、 氧化鉭(Ta205)、 二氧化鈦(Ti02)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈮(Nb205)、氧化釔(Y205)、 氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiON)、氮化鋁(A1N)、氮氧化鋁(A10N)和其組合。絕 緣層以單層形式形成或通過層壓兩個或兩個以上層形成。
第二電極90是為電子注入電極的陰極。第二電極90由諸如鈣(Ca)、鎂(Mg)、 鋁(Al)等的具有低功函數(shù)的金屬形成。這種具有低功函數(shù)的金屬可降低第二電極90 與有機(jī)發(fā)光層50之間的勢壘，且因此，在電子注射期間可獲得高電流密度，由此可增 加元件的發(fā)光效率。也就是說，鈣(Ca)具有最低功函數(shù)，且因此具有高效率。另一方 面，鋁(Al)具有相對較高的功函數(shù)，且因此具有低效率。然而，鈣(Ca)容易被空氣 中的氧氣或水分氧化，但鋁(Al)在空氣中相對穩(wěn)定。因此，可使用鋁(Al)作為第二 電極卯的材料。
同時，提供保護(hù)層100以保護(hù)如上所述所形成的有機(jī)EL元件以免受外部水分或氧氣作用。保護(hù)層由諸如不銹鋼的金屬或玻璃形成。加工金屬或玻璃以形成內(nèi)部具有預(yù)定 空間的罐或帽形狀。在這一空間中以粉末形式提供水分吸收劑以吸收水分，或通過雙面 膠帶以膜形式附著水分吸收劑。使用密封劑可將保護(hù)罐附著于其上安裝有機(jī)EL元件的 襯底而形成保護(hù)層。另外，保護(hù)層可通過層壓有機(jī)物質(zhì)和環(huán)氧樹脂或無機(jī)物質(zhì)和環(huán)氧樹 脂形成于有機(jī)EL元件的頂部。保護(hù)層可通過原子層沉積法形成而具有多層結(jié)構(gòu)。
如上所述，本發(fā)明的例示性實施例的有機(jī)EL元件向下發(fā)射光。然而，發(fā)射光的方 向并不局限于此，而是有機(jī)EL元件可形成以向上發(fā)射光。為向上發(fā)射光，可使用兩種 不同類型的有機(jī)EL元件。第一種類型的有機(jī)EL元件通過隨后在諸如硅襯底的不透明 襯底上層壓陰極、緩沖層、電子注入層、電子傳輸層、有機(jī)發(fā)光層、電洞傳輸層、電洞 注入層和陽極來形成。第二種類型的有機(jī)EL元件具有與向下發(fā)射光的有機(jī)EL元件相 同的結(jié)構(gòu)，其中例外為盡可能薄地沉積陰極以使其為透明的并在其上沉積另一個透明電 極。關(guān)于向上發(fā)射光的有機(jī)EL元件的層壓膜的描述與圖1中所展示的向下發(fā)射光的有 機(jī)EL元件的描述相同。因此，為方便描述起見，將省去其詳細(xì)描述。
圖2是說明使用原子層沉積法使氧化鋁形成為本發(fā)明的例示性實施例的電致發(fā)光元 件的緩沖層的流程圖。
參考圖2，將其上形成電子注入層的襯底加載于原子層沉積室(S100)。用載氣向沉 積室中提供鋁前驅(qū)體以形成緩沖層，且然后使鋁前驅(qū)體吸附于電子注入層(S200)。向 沉積室中提供惰性氣體以沖洗未反應(yīng)的前驅(qū)體(S300)。接著，向沉積室中提供氧氣前 驅(qū)體，然后使其與吸附于電子注入層的鋁前驅(qū)體反應(yīng)(S400)。提供惰性氣體以沖洗未 反應(yīng)的前驅(qū)體(S500)。上述程序視為一個循環(huán)，通過這個循環(huán)形成氧化鋁單層。因此， 將這一循環(huán)重復(fù)數(shù)次直到沉積氧化鋁到合乎需要的厚度。單個循環(huán)所需的沉積時間可能 取決于諸如前驅(qū)體的流量的情況，且前驅(qū)體的流量可能取決于襯底的尺寸。
多種緩沖層可根據(jù)類似于上述程序的方法通過使用以下物質(zhì)形成二氧化硅 (Si02)、 二氧化鉿(Hf02)、氧化鋯(Zr02)、氧化鉭(Ta205)、 二氧化鈦(Ti02)、氧化 鋅(ZnO)、氧化鈮(Nb205)、氧化釔(Y205)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiON)、 氮化鋁(A1N)、氮氧化鋁(A10N)等。
根據(jù)本發(fā)明的另一例示性實施例，可形成氧化物和氮化物的多層結(jié)構(gòu)以及上述單層 結(jié)構(gòu)。也就是說，可形成TiCVSi02的雙層結(jié)構(gòu)或Ah03/Ti02/Al203的夾層結(jié)構(gòu)，而同時 控制其厚度。
另外，雖然在例示性實施例中，緩沖層形成于電子注入層與陰極之間，但緩沖層可 形成于電子傳輸層與電子注入層之間。
如上所述，在本發(fā)明的例示性實施例中，包括絕緣層的緩沖層提供于電子傳輸層與 電子注入層之間，或電子注入層與陰極之間以改進(jìn)電子注入層與陰極的界面性質(zhì)。因此， 在閾值電壓或以下時，可防止有機(jī)EL元件的漏電流，且因此可改進(jìn)有機(jī)EL元件的電 性能。另外，緩沖層可保護(hù)有機(jī)層以免受沉積陰極的濺鍍加工期間所產(chǎn)生的高能離子和 電子作用。
此外，緩沖層可通過使用原子層沉積法沉積于大襯底上以具有約10 A的厚度，而 這也是對緩沖層的要求。
雖然已參考附圖和優(yōu)選實施例描述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于此，而是由附加權(quán)利 要求書定義。因此，應(yīng)注意，在不脫離附加權(quán)利要求書的技術(shù)精神的情況下，所屬領(lǐng)域 的技術(shù)人員可進(jìn)行多種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件，其包含有機(jī)發(fā)光層；電子傳輸層；電子注入層；形成于襯底頂部的電極；和通過原子層沉積法形成于所述電子傳輸層與所述電子注入層或所述電子注入層與所述電極之間的緩沖層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)EL元件，其進(jìn)一步包含形成于所述襯底與所述有機(jī)發(fā)光層之間的另一電極、電洞注入層和電洞傳輸層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)EL元件，其中所述緩沖層包括絕緣層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)EL元件，其中所述緩沖層包括二氧化硅膜或鐵電膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)EL元件，其中所述緩沖層包含一種選自由以下物質(zhì)組 成的群組的物質(zhì)二氧化硅(Si02)、 二氧化鉿(Hf02)、氧化鋯(Zr02)、氧化鉭 (Ta205)、 二氧化鈦(Ti02)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈮(Nb205)、氧化釔(Y205)、 氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiON)、氮化鋁(A1N)、氮氧化鋁(A10N)和其組合； 且所述緩沖層以單層形式形成或通過層壓兩個或兩個以上層形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)EL元件，其中所述緩沖層通過重復(fù)沉積所述單層緩沖 層l-4次來形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求所述1的有機(jī)EL元件，其中形成所述緩沖層以具有能夠防止濺鍍沉 積電極期間所述有機(jī)層被損壞的厚度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的有機(jī)EL元件，其中形成所述緩沖層以具有約IOA的厚度。
9. 一種制造有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件的方法，其包含將其上形成電子注入層的襯底裝載于反應(yīng)室中； 使用原子層沉積法在所述電子注入層頂部形成緩沖層；和 在所述緩沖層頂部形成電極。
10. —種制造有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件的方法，其包含將其上形成電子轉(zhuǎn)移層的襯底裝載于反應(yīng)室中； 使用原子層沉積法在所述電子轉(zhuǎn)移層頂部形成緩沖層；和 在所述緩沖層頂部形成電子注入層和電極。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的方法，其中所述緩沖層可包括二氧化硅膜或鐵電膜。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9或10的方法，其中所述緩沖層通過重復(fù)沉積單層所述緩沖層1-4 次來形成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的方法，其中形成所述緩沖層以具有能夠防止濺鍍沉積 電極期間所述有機(jī)層被損壞的厚度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的方法，其中形成所述緩沖層以具有約IOA的厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件和其制造方法。EL元件包含有機(jī)發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層、形成于襯底頂部的電極和緩沖層。所述緩沖層通過原子層沉積法形成于所述電子傳輸層與所述電子注入層之間或所述電子注入層與所述電極之間。因此，所述電子注入層與所述電極的界面性質(zhì)得以改進(jìn)。由此，防止所述EL元件的閾值電壓或較低電壓下的漏電流，且改進(jìn)所述EL元件的電性能。
文檔編號H01L51/50GK101197429SQ20071019477
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者崔東權(quán) 申請人:周星工程股份有限公司