專利名稱：改進(jìn)穩(wěn)定性的有機(jī)發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頂部-和底部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，所述二極管使用金屬電極，具有改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)電壓穩(wěn)定性，表現(xiàn)在長時(shí)間使用后具有穩(wěn)定的操作電壓。
背景技術(shù)：
有機(jī)電致發(fā)光(OEL)器件(或者稱為有機(jī)發(fā)光二極管(OLED))用于平板顯示器應(yīng)用。該發(fā)光器件引人注目是因?yàn)榻?jīng)設(shè)計(jì)其可高發(fā)光效率地產(chǎn)生的紅色、綠色和藍(lán)色光；該器件在幾伏數(shù)量級(jí)的低驅(qū)動(dòng)電壓下運(yùn)行，且從斜角可清楚地看見其發(fā)出的光。這些獨(dú)特的特性來源于包含夾在陽極和陰極之間的小分子有機(jī)物質(zhì)薄膜的多層堆積的基礎(chǔ)OLED結(jié)構(gòu)。Tang等人在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利4,769,292和美國專利4,885,211中已公開了這種結(jié)構(gòu)。一般的電致發(fā)光(EL)介質(zhì)包含空穴傳輸層(HTL)和電子傳輸層(ETL)的雙層結(jié)構(gòu)，通常各層的厚度為幾十納米(nm)數(shù)量級(jí)。當(dāng)對(duì)電極施加電位差時(shí)，已注入的帶電體(陽極的空穴和陰極的電子)通過EL介質(zhì)互相遷移，且其中一部分在接近HTL/ETL界面的發(fā)射層(ETL)區(qū)結(jié)合而發(fā)光。電致發(fā)光的強(qiáng)度取決于EL介質(zhì)、驅(qū)動(dòng)電壓和電極的電荷注入特性。在器件以外的看得見的光還取決于有機(jī)堆積的設(shè)計(jì)以及基板、陽極和陰極的光學(xué)性能。
常規(guī)的OLED為底部發(fā)光(BE)，是指通過支撐OLED結(jié)構(gòu)的基板觀察顯示。所述器件通常使用具有高度透明的氧化銦錫(ITO)層的玻璃基板，其中所述氧化銦錫層也用作陽極。雖然也可使用含鋰的合金作為有效的電子注入電極，但陰極通常為MgAg反光薄膜。在該器件中產(chǎn)生的光在所有的方向發(fā)射。但是，僅有少部分產(chǎn)生的光可觀察到，約80％產(chǎn)生的光被玻璃、ITO和有機(jī)層以波導(dǎo)模式截留在器件中。以小于臨界角的角度向陽極發(fā)射的光，通過陽極和基板至觀察者，反方向發(fā)射的光在陰極反射并通過基板，提高了顯示亮度。因此優(yōu)選高度透明的基板和陽極以及反射率高的陰極。
為了制備高效顯示器，OLED顯示通常與有源矩陣(AM)電路連接。使用薄膜晶體管開關(guān)部件的AM底部發(fā)光顯示在玻璃基板上制備晶體管。因此用于顯現(xiàn)光的開口面積降低。對(duì)于底板使用多個(gè)晶體管和復(fù)雜電路的應(yīng)用，顯現(xiàn)光的開口面積降低。開口面積與整個(gè)顯示器面積的比率稱為孔徑比。由于孔徑比降低，顯示會(huì)變暗。為了補(bǔ)償平均亮度水平的降低，必須提高驅(qū)動(dòng)電流，而這又會(huì)使顯示器的操作老化風(fēng)險(xiǎn)更大。因此，在不降低孔徑比和操作穩(wěn)定性的情況下，很難實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的象素驅(qū)動(dòng)電路。
為了緩解該問題，可將發(fā)射的光通過頂部表面顯現(xiàn)。在頂部-發(fā)光設(shè)計(jì)中，在基板上制備驅(qū)動(dòng)電路，從相反的表面發(fā)光。這種設(shè)計(jì)允許使用能占用任何基板空間的復(fù)雜電路，且孔徑比不受影響。高孔徑比使得顯示器在消耗較少能量的情況下仍看得很清楚。預(yù)期該器件可在低驅(qū)動(dòng)電流下運(yùn)行，同時(shí)保持清晰度，并由此延長使用壽命。
對(duì)于使用不透明的底板(例如硅)的器件，該種OLED必須為頂部-發(fā)光型。為了使光通過頂部發(fā)射出來，需要頂部表面(通常為陰極)至少為半透明的。優(yōu)選該器件應(yīng)在陰極一側(cè)的對(duì)面具有反射面或反射陽極以使光改變方向并朝向陽極發(fā)射。
任何頂部-或底部-發(fā)光器件的設(shè)計(jì)應(yīng)致力于使效率盡可能最高。但是，通過重新使用在波導(dǎo)模式中失去的光來實(shí)現(xiàn)高效率是非常難的。即使是利用一小部分在波導(dǎo)模式中失去的光，該器件的結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜。
一種提高效率但不會(huì)引入這種復(fù)雜性的方法為對(duì)包括反射電極在內(nèi)的器件的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微腔設(shè)計(jì)。Sony Corporation(EP 1 154 676 A1)公開了由光反射材料(例如Pt、Au、Cr、W)或其他可能的高功函數(shù)材料制備的陽極與任選的緩沖劑/空穴注入層(HIL)結(jié)合使用。Sony還報(bào)道了(EP 1 102 317 A2)由透明的在反射層上形成的導(dǎo)電薄膜(例如ITO)組成的陽極。頂部電極為MgAg或Al:Li合金的半透明的反射層，將其用作陰極并通過其發(fā)光。Lu等報(bào)道了頂部-發(fā)光的非常有效的OLED，該OLED在陽極結(jié)構(gòu)中使用反光金屬，使用磷光發(fā)射層Ir(ppy)3和半透明的復(fù)合陰極。(“High-efficency top-emitting organic light-emitting devices(高效頂部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光器件)”，M.-H.Lu，M.S.Weaver，T.X.Zhou，M.Rothman，R.C.Kwong，M.Hack和J.J.Brown，Appl.Phys.Lett.81，3921(2002))。Riel等公開了(“Phosphorsecent top-emitting organic light-emitting devices withimproved light outcoupling(高光輸出的磷光頂部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光器件)”，H.Riel，S.Karg，T.Beierlein，B.Rushtaller和W.Rieb，Appl.Phys.Lett.82，466(2003))高效頂部發(fā)光器，該發(fā)光器也使用了Ir(ppy)3發(fā)射層、高功函數(shù)金屬陽極和半透明陰極，其還在半透明的復(fù)合陰極上使用ZnSe層以提高光輸出。這些頂部-發(fā)光器表現(xiàn)出比類似的底部-發(fā)光非微腔器件更高的效率。Raychaudhuri等報(bào)道了效率為優(yōu)化的底部-發(fā)光非微腔器件兩倍的頂部-和底部-發(fā)光微腔器件(“Performance enhancement of bottom-and top-emitting organic light-emitting devices using microcavity structures(使用微腔結(jié)構(gòu)的底部-和頂部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光器件的性能提高)”，P.K.Raychaudhuri*，J.K.Madathil，Joel D.Shore和Steven A.Van Slyke，Procceedings of the 23rd International Display Research Conference(第23屆國際顯示器研討會(huì)會(huì)刊)，Phoenix，Arizona，9月16-18日，2003，第10頁)。
使用高反射的電極可顯著增加產(chǎn)生的光的輸出。在微腔器件中，從腔中發(fā)射的光取決于腔的設(shè)計(jì)。微腔的共振波長由下式得出2∑(njdj)/λ-(Φ1+Φ2)/360°＝m
其中m＝0，1，2，…，λ為從由厚度為dj且折光指數(shù)為nj的層組成的腔中發(fā)出的光的峰值波長，Φ1和Φ2為從兩個(gè)反射電極反射的光的相移，單位為°。njdj的量通常稱為材料的“光程長度”，因此∑(njdj)為微腔中的總光程長度。對(duì)于光程長度固定的微腔，發(fā)射強(qiáng)度(在較少程度上其波長)還受腔內(nèi)發(fā)射區(qū)的位置影響。如果選擇的陰極和HTL/ETL界面之間的距離合適，為了改變微腔的光程長度，則可改變HTL厚度。對(duì)某一特定的HTL厚度，此時(shí)亮度最大，進(jìn)而使得微腔的共振波長與特定摻雜-基質(zhì)材料的固有發(fā)射光譜峰很好地排列。第一最大亮度發(fā)生在相應(yīng)于m＝0的HTL厚度處，隨后的最大亮度發(fā)生在相應(yīng)于m＝1、2等的HTL厚度處。


圖1為通過光學(xué)模擬測定的頂部-發(fā)光微腔結(jié)構(gòu)的亮度隨NPBHTL厚度變化的關(guān)系圖，其中最大厚度相應(yīng)于m＝1的厚度。該OLED的結(jié)構(gòu)為玻璃/80nm Ag NPB(可變)/60nm Alq/14nm MgAg，包括沉積在玻璃基板上的全反射Ag陽極。MgAg頂部電極為陰極，薄且為半透明的，使得光通過OLED的頂部表面明顯發(fā)射。
圖1表明該結(jié)構(gòu)第一最大亮度發(fā)生在NPB厚度的46nm處，第二最大亮度發(fā)生在196nm處。顯然在其他波長處發(fā)射的亮度隨NPBHTL厚度變化的關(guān)系圖與圖1類似，但腔長稍微不同，最大共振波長發(fā)生在稍微不同的NPB厚度處。但是，已發(fā)現(xiàn)基于上述層結(jié)構(gòu)的OLED效率低。發(fā)現(xiàn)Ag和NPB HTL之間的夾層能降低操作電壓并提高OLED的穩(wěn)定性。用作空穴注入和擴(kuò)散阻擋層的夾層非常薄(1-2nm厚)，且高度透明。因此不會(huì)顯著地影響OLED的光學(xué)性能。為了使效率最高，且顏色的角度依耐性最小，具有46nm NPB的OLED結(jié)構(gòu)是最理想的，但是從制備的角度看，具有196nm NPB的OLED結(jié)構(gòu)是理想的。這是由于薄NPB制備的OLED的壽命較短，其在使用中可能徹底失效。另一方面，厚的NPB HTL易增加驅(qū)動(dòng)電壓。
圖2為通過光學(xué)模擬測定的底部-發(fā)光微腔結(jié)構(gòu)的亮度隨NPBHTL厚度變化的關(guān)系圖，其最大厚度相應(yīng)于m＝1的厚度。該OLED的結(jié)構(gòu)為玻璃/20nm Ag/NPB(可變)/60nm Alq/200nm MgAg，包括沉積在玻璃基板上的反光、半透明和導(dǎo)電的Ag陽極。MgAg頂部電極為反光、不透明和導(dǎo)電的。Ag陽極薄且為半透明的，使得光通過基板明顯發(fā)射。
此外，圖2與圖1非常類似，表明該結(jié)構(gòu)第一最大亮度發(fā)生在NPB厚度的約50nm處，第二最大亮度發(fā)生在約200nm處。顯然在其他波長處發(fā)射的亮度隨NPB HTL厚度變化的關(guān)系圖與圖1類似，但腔長稍微不同，最大共振波長發(fā)生在稍微不同的NPB厚度。再次說明，為了使效率最高，且顏色的角度依耐性最小，具有50nm NPB的OLED結(jié)構(gòu)是最理想的，但是從制備的角度和穩(wěn)定性看，具有200nmNPB的OLED結(jié)構(gòu)是理想的。在底部-發(fā)光器件中，發(fā)現(xiàn)位于Ag陽極和NPB HTL之間，包含氟化碳或氧化物的薄的空穴注入層(HIL)能降低驅(qū)動(dòng)電壓并提高效率。該HIL非常薄(1-2nm厚)且高度透明，不會(huì)顯著地影響OLED的光學(xué)性能。該HIL還可用作擴(kuò)散阻擋層，并提高二極管的穩(wěn)定性。
在實(shí)際操作中，OLED的性能通常會(huì)下降，表現(xiàn)為亮度降低和驅(qū)動(dòng)電壓升高。這點(diǎn)可說明大部分活性層發(fā)生了變化，同時(shí)二極管的注入接觸老化。有源矩陣OLED顯示器在恒定的電流下運(yùn)行，在操作過程中為了保持驅(qū)動(dòng)電流恒定，需要連續(xù)增加驅(qū)動(dòng)電壓。AMOLED底板的驅(qū)動(dòng)電路提供所需的超出電壓。即使是從不使用超出的電壓，這種供給也導(dǎo)致了能量浪費(fèi)。如果制備的顯示裝置在實(shí)際操作中不需要調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓，則驅(qū)動(dòng)電路可設(shè)計(jì)成幾乎沒有或沒有電壓容差。這導(dǎo)致了能耗的明顯節(jié)省。這類器件長期通電使用后不會(huì)老化。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的為提供在長期應(yīng)用中以穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)電壓運(yùn)行的頂部和底部發(fā)光微腔OLED。
本發(fā)明的另一個(gè)目的為在不降低所述器件的使用壽命或顯著影響所述器件的效率的情況下達(dá)到所述目的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的為在不向加工過程引入明顯的復(fù)雜性，或者器件的結(jié)構(gòu)沒有大的改變的情況下達(dá)到所述目的。
在OLED器件中實(shí)現(xiàn)這些目的，對(duì)所述器件的改進(jìn)包括(a)包含金屬或金屬合金或二者的反光和導(dǎo)電的雙層陽極；(b)在所述反光和導(dǎo)電的雙層陽極上的空穴注入結(jié)構(gòu)；(c)在所述空穴注入結(jié)構(gòu)上形成至少一層有機(jī)層；和(d)構(gòu)建反光和導(dǎo)電的雙層陽極以提高驅(qū)動(dòng)電壓的穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，包含底層和表層的雙層陽極結(jié)構(gòu)導(dǎo)致OLED具有穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電壓。與包含單層金屬陽極的現(xiàn)有技術(shù)的OLED相反，本發(fā)明的OLED幾乎不需要或不需要調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓，而為了在整個(gè)使用壽命內(nèi)保持驅(qū)動(dòng)電流恒定，現(xiàn)有技術(shù)的器件需要不斷地增加驅(qū)動(dòng)電壓。還確定在陽極結(jié)構(gòu)中選擇高反射率的金屬底層和薄的半透明的表層合金層可實(shí)現(xiàn)高頂部-或底部發(fā)光效率。
附圖概述圖1表示通過光學(xué)模擬測定的頂部-發(fā)光OLED的同軸亮度隨NPB HTL厚度的變化，其二極管結(jié)構(gòu)為玻璃/80nm Ag/NPB(可變)/60nm Alq/14nm MgAg；圖2表示通過光學(xué)模擬測定的底部-發(fā)光OLED的同軸亮度隨NPB HTL厚度的變化，其二極管結(jié)構(gòu)為玻璃/20nm Ag/NPB(可變)/60nm Alq/200nm MgAg；圖3示意性地說明現(xiàn)有技術(shù)的頂部-發(fā)光OLED的層結(jié)構(gòu)；圖4示意性地說明本發(fā)明的頂部-發(fā)光OLED的層結(jié)構(gòu)；圖5示意性地說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的頂部-發(fā)光OLED的層結(jié)構(gòu)；圖6示意性地說明現(xiàn)有技術(shù)的底部-發(fā)光OLED的層結(jié)構(gòu)；
圖7示意性地說明本發(fā)明的底部-發(fā)光OLED的層結(jié)構(gòu)；圖8示意性地說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的底部-發(fā)光OLED的層結(jié)構(gòu)；圖9表示現(xiàn)有技術(shù)的OLED的亮度和驅(qū)動(dòng)電壓隨測試時(shí)間的變化；所述OLED在80mA/cm2的恒定電流密度下運(yùn)行；和圖10表示本發(fā)明的OLED的亮度和驅(qū)動(dòng)電壓隨測試時(shí)間的變化；所述OLED在80mA/cm2的恒定電流密度下運(yùn)行。
發(fā)明詳述在整個(gè)隨后的描述中，使用縮寫來表示不同的有機(jī)層的名稱和有機(jī)發(fā)光器件的操作特征。為了便于參考，將各縮寫列于表1表1
現(xiàn)參考圖3，所述OLED 300為現(xiàn)有技術(shù)的頂部-發(fā)光OLED，其包括透明或不透明的基板301，反光、不透明和導(dǎo)電的陽極302，低吸光空穴注入層(HIL)303，空穴傳輸層(HTL)304，發(fā)射層(EML)305，電子傳輸層(ETL)306和反光、半透明和導(dǎo)電的陰極307。陰極307包含功函數(shù)小于約4eV的金屬。在實(shí)際操作中，陽極302和陰極307與電壓源相連，電流通過有機(jī)層，導(dǎo)致在發(fā)射層305中產(chǎn)生光，一部分產(chǎn)生的光通過陰極307向箭頭所示的方向發(fā)射。產(chǎn)生的光的強(qiáng)度取決于通過OLED 300的電流大小，還取決于有機(jī)層的發(fā)光和電特性以及陽極302、空穴注入層303和陰極307的電荷注入特性?？梢姷陌l(fā)射光還取決于陰極307的透射率、陽極302的反射率、空穴注入層303的吸光率以及OLED 300的層結(jié)構(gòu)。
圖4示出了本發(fā)明的頂部-發(fā)光OLED 400。其陽極結(jié)構(gòu)包括底層4021，在其上形成薄層4022，OLED 400的其余部分(圖4)與OLED300(圖3)相同。底層4021導(dǎo)電，包含高反射金屬，包括但不限于Ag、Au、Cu、Al、Mg、Zn、Rh、Ru、Ir或其合金。選擇一定厚度的底層使其透射率非常低。薄層4022包括底層金屬的合金，且非常薄，通常為1-20nm，下文稱之為表層4022。表層4022為半透明和導(dǎo)電的，其組成與底層的組成不同。表層中的合金金屬可包括Ag、Au、Cu、Al、Mg、Zn、Rh、Ru、Ir、Pd、Ni、Cr、Pt、Co、Te、Mo或其組合。
圖5為本發(fā)明的另一個(gè)頂部-發(fā)光OLED。在該實(shí)施方案的OLED500中，透射增強(qiáng)層(TEL)501在反光、半透明和導(dǎo)電的陰極307上沉積，OLED 500其余的部分與OLED 400相同。根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，包含底層和表層的雙層陽極結(jié)構(gòu)導(dǎo)致OLED具有穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電壓。與現(xiàn)有技術(shù)的包含單層金屬陽極的OLED相反，現(xiàn)有技術(shù)的OLED為了保持驅(qū)動(dòng)電流恒定，需要在整個(gè)使用壽命內(nèi)不斷地增加驅(qū)動(dòng)電壓，而本發(fā)明的OLED幾乎不需要或不需要調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓。
根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，上述雙層陽極結(jié)構(gòu)導(dǎo)致OLED具有穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電壓。與在整個(gè)使用期間需要不斷地增加驅(qū)動(dòng)電壓以保持驅(qū)動(dòng)電流恒定的現(xiàn)有技術(shù)的OLED相反，本發(fā)明的OLED在長期操作中不需要或幾乎不需要增加驅(qū)動(dòng)電壓。
現(xiàn)參考圖6，OLED 600為現(xiàn)有技術(shù)的底部-發(fā)光OLED，其包括透明的601，反光、半透明和導(dǎo)電的陽極602，低吸光的空穴注入層(HIL)603，空穴傳輸層(HTL)604，發(fā)射層(EML)605，電子傳輸層(ETL)606和反光、不透明和導(dǎo)電的陰極607。陰極607包括功函數(shù)小于約4eV的金屬。在實(shí)際操作中，陽極602和陰極607與電壓源相連，電流通過有機(jī)層，導(dǎo)致在發(fā)射層605中產(chǎn)生光，一部分產(chǎn)生的光通過陽極602和基板601向箭頭所示的方向發(fā)射。產(chǎn)生的光的強(qiáng)度取決于通過OLED 600的電流大小，還取決于有機(jī)層的發(fā)光和電特性以及陽極602、空穴注入層603和陰極607的電荷注入特性。可見的發(fā)射光還取決于基板601、陽極602、空穴注入層603的透射率和陰極607的反射率以及OLED 600的層結(jié)構(gòu)。
圖7示出了本發(fā)明的底部-發(fā)光OLED 700。其陽極結(jié)構(gòu)包括底層7021，在其上形成薄層7022，OLED 700其余的部分(圖7)與OLED600(圖6)相同。底層7021導(dǎo)電，包含高反射金屬，包括但不限于Ag、Au、Cu、Al、Mg、Zn、Rh、Ru、Ir或其合金。選擇一定厚度的底層7021使得該層為半透明且吸光差。吸光差是指薄膜在玻璃上對(duì)可見光波長的吸光率等于或小于30％。該層的反射率可等于或大于約30％。根據(jù)所選的金屬或合金，底層7021(圖7和8)的厚度可大于約4nm，但小于約40nm。薄層7022包括底層金屬的合金，且非常薄，通常為1-20nm，下文稱之為表層。該表層半透明且導(dǎo)電，并對(duì)其進(jìn)行選擇以使其組成與底層組成不同的同時(shí)仍半透明。表層中的合金金屬可包括Ag、Au、Cu、Al、Mg、Zn、Rh、Ru、Ir、Pd、Ni、Cr、Pt、Co、Te、Mo或其組合。
圖8為本發(fā)明的另一個(gè)底部-發(fā)光OLED。在該實(shí)施方案的OLED800中，透射增強(qiáng)層(TEL)801沉積在透明的基板601和反光、半透明和導(dǎo)電的陽極底層7021之間；OLED 800其余的部分與OLED 700相同。根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，上述陽極結(jié)構(gòu)導(dǎo)致OLED具有穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電壓。
組成所述OLED器件的各層的組成和功能如下所述。
當(dāng)光通過基板的相對(duì)表面發(fā)射時(shí)，基板301(圖3-5)可包括不透明、半透明或透明的任何基板，包括玻璃、陶瓷、金屬、合金、塑料或半導(dǎo)體。當(dāng)光通過基板601發(fā)射時(shí)，基板601(圖6-8)應(yīng)盡可能地透明?；?01或601的形式可為剛性板、柔韌片材或曲面。由于OLED器件的制備不需要高溫工藝，任何可承受約100℃的加工溫度的材料均可用作基板301或601?；?01或601可包括具有電子底板的載體，因此包含具有電子尋址和開關(guān)部件的有源矩陣基板。有源矩陣基板可包含高溫多晶硅薄膜晶體管，低溫多晶硅薄膜晶體管或無定形硅薄膜晶體管。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其他電路元件也可用于尋址和驅(qū)動(dòng)所述OLED器件。
當(dāng)對(duì)陽極302(圖3-5)或602(圖6-8)施加相對(duì)于陰極307(圖3-5)或陰極607(圖6-8)為正的電位時(shí)，陽極302(圖3-5)或602(圖6-8)向有機(jī)層中注入空穴。陽極的組成和層結(jié)構(gòu)如上所述。陽極層可通過包括濺射或蒸發(fā)在內(nèi)的任何沉積方法制備，也可采用與OLED 300-800的制備方法類似的方法制備。所述陽極302或602可能需要或不需要沉積其上的空穴注入層303((圖3-5)或603(圖6-8)。
空穴注入層303(圖3-5)或603(圖6-8)用于提高從陽極302(圖3-5)或從陽極602(圖6-8)注入空穴的效率。上述引用的共同轉(zhuǎn)讓的申請(qǐng)序號(hào)為10/347,013和10/346,424的美國專利公開了以下內(nèi)容發(fā)現(xiàn)等離子體聚合的氟化碳層或氧化物層可用作金屬陽極302或602的空穴注入層303或603?？昭ㄗ⑷雽?03導(dǎo)致OLED操作電壓降低，發(fā)光效率提高且操作穩(wěn)定性提高。氟化碳空穴注入層包括CFx，其中x小于或等于3且大于0。CFx的制備方法和特性已在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利6,208,077中公開。所述氧化物空穴注入層可包括Mo、V或Ru的各種氧化物。發(fā)現(xiàn)玻璃上的120nm厚ITO上的各約30nm厚的這些材料層可在底部-發(fā)光非微腔OLED中用作向TPD的空穴注入劑和空穴傳輸層(“Metal oxides as a hole-injecting layer for an organicelectroluminescent device(用作有機(jī)電致發(fā)光器件空穴注入層的金屬氧化物)”，S.Tokito，K.Noda和Y.Taga，J.Phys.D；Appl.Phys.29，2750(1996))。MoO3通過濺射制備。在Ag反射面上的ITO層用于提高從陽極的空穴注入，其中所述陽極可能不允許直接從Ag有效地將空穴注入HTL(M.-H.Lu，M.S.Weaver，T.X.Zhou，M.Rothman，R.C.Kwong，M.Hack和J.J.Brown，“High-efficiency top-emittingorganic light-emitting devices(高效的頂部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光器件)”，Appl.Phys.Lett.81，3921(2002))。包含CFx或氧化物的空穴注入層從許多陽極有效地注入空穴，從而制得效率高的OLED。得益于空穴注入層，即使是高功函數(shù)金屬也被認(rèn)為是有效的空穴注入劑。(P.K.Raychaudhuri、J.K.Madathil、Joel D.Shore和Steven A.Van Slyke，“Performance Enhancement of Top-and Bottom-Emitting OrganicLight-Emitting Devices Using Microcavity Structures(使用微腔結(jié)構(gòu)的頂部-和底部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光器件的性能的提高)”，Proceeding of the The23rdInternational Display Research Conference((第23屆國際顯示器研討會(huì)會(huì)刊)，Phoenix，AZ，USA，9月15-19，2003，第10頁)。CFx通過在RF等離子體中分解CHF3氣體制備。MoOx層通過真空蒸發(fā)MoO3制備，沉積膜可為非化學(xué)計(jì)量的，其組成用MoOx表示，其中x小于3但大于0。根據(jù)電導(dǎo)率和透明度，合適的HIL的厚度最高可達(dá)數(shù)十納米。用于金屬陽極的其他空穴注入劑可包括IZO、Pr2O3、TeO2、CuPc或SiO2。
空穴傳輸層304(圖3-5)或604(圖6-8)用于將空穴傳輸至發(fā)射層305(圖3-5)或605(圖6-8)105?？昭▊鬏敳牧习ü餐D(zhuǎn)讓的美國專利4,720,432中公開的各類芳族胺。優(yōu)選的一類空穴傳輸材料包括式(I)的四芳基二胺。
其中Ar、Ar1、Ar2和Ar3獨(dú)立選自苯基、聯(lián)苯基和萘基部分；
L為二價(jià)亞萘基部分或dn；d為亞苯基部分；n為1-4的整數(shù)；和Ar、Ar1、Ar2和Ar3中的至少一個(gè)為萘基部分。
可用的所選的(含稠合芳環(huán))的芳族叔胺如下4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(NPB)4，4″-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]-對(duì)-三聯(lián)苯4，4′-雙[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯1，5-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘4，4′-雙[N-(2-芘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯4，4′-雙[N-(2-苝基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯2，6-雙(二-對(duì)-甲苯基氨基)萘2，6-雙[二-(1-萘基)氨基]萘選擇厚度合適的HTL使得亮度最大，該選擇取決于包含所述器件的光學(xué)組件。本發(fā)明的器件為微腔OLED，因此應(yīng)根據(jù)上述所選的微腔結(jié)構(gòu)的發(fā)光模式并參考圖1和2來選擇兩個(gè)反光電極(陽極和陰極)之間的光程長度。
發(fā)射層305(圖3-5)或605(圖6-8)由于空穴和電在其中結(jié)合而能發(fā)光。發(fā)射層的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案包括摻有一種或多種熒光染料的基質(zhì)材料?？墒褂眠@種基質(zhì)-摻雜劑組合物構(gòu)造高效的OLED器件。同時(shí)，在常用的基質(zhì)材料中使用不同的發(fā)射波長的熒光染料可改變所述EL器件的顏色。Tang等在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利4,769,292中詳細(xì)地描述了使用Alq作為基質(zhì)材料的OLED器件的摻雜方案。如Tang等在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利4,769,292中所述，發(fā)射層可包含發(fā)綠色光的摻雜材料、發(fā)藍(lán)色光的摻雜材料或發(fā)紅色光的摻雜材料。
優(yōu)選的基質(zhì)材料包括8-羥基喹啉金屬鰲合物，所述鰲合金屬例如為Al、Mg、Li、Zn。如Shi等共同轉(zhuǎn)讓的美國專利5,935,721所公開，另一類優(yōu)選的基質(zhì)材料包括蒽衍生物，例如9，10-二萘基蒽、9，10-二蒽基蒽和烷基取代的9，10-二萘基蒽。
摻雜材料包括大多數(shù)熒光和磷光染料和顏料。如Tang等共同轉(zhuǎn)讓的美國專利4,769,292和Chen等共同轉(zhuǎn)讓的美國專利6,020,078所公開，優(yōu)選的摻雜材料包括香豆素6等香豆素和4-二氰基亞甲基-4H吡喃等二氰基亞甲基吡喃。
電子傳輸層306(圖3-5)或606(圖6-8)用于將從陰極注入的電子傳送至發(fā)射層305(圖3-5)或605(圖6-8)。如Shi等共同轉(zhuǎn)讓的美國專利5,645,948所公開，可用的材料包括Alq、吲哚。
陰極通常為導(dǎo)電、半透明、反光且吸光性弱的薄膜，其能有效地將電子注入ETL 206(圖2-4)并由包含所選功函數(shù)等于或小于約4.0eV的合金材料組成。通常使用含Mg和Li的合金，這是由于它們功函數(shù)低并且使注入的電子與Alq ETL有效接觸。功函數(shù)小于4.0eV的其他材料(例如Mn)也可用作電子注入劑。陰極307(圖3-5)或607(圖6-8)通常為能將電子有效注入電子傳輸層306(圖3-5)或606(圖6-8)的反光和導(dǎo)電的薄膜，包含功函數(shù)小于4.0eV的金屬材料。通常使用含Mg和Li的合金，這是由于它們功函數(shù)低并且使注入的電子與Alq電子傳輸層306(圖3-5)或606(圖6-8)有效接觸。還可使用其他低功函數(shù)的金屬材料。這些材料包括金屬或金屬合金，所述金屬合金包括Ag或Al或其他高反射率金屬與Mg、堿金屬、堿土金屬或Mn等金屬的合金?；蛘?，可通過沉積堿金屬或堿土金屬或其組合的超薄薄層，或沉積電子注入摻雜劑和Al、Mg等活潑金屬(activator metal)的混合物在ETL 306或606上形成有效的透明的電子注入層。事實(shí)上，可在所述表面使用任意功函數(shù)的任意金屬、金屬合金或其他導(dǎo)體，進(jìn)而得到具有所需性能改進(jìn)的陰極。陰極307(圖3-5)為頂部電極，光通過其從頂部-發(fā)光OLED 300-500射出。陰極307為半透明且吸光弱。吸光弱是指薄膜在玻璃上對(duì)可見光波長的吸光率等于或小于30％。該層的反射率可等于或大于約30％。根據(jù)所選的金屬或合金，陰極307(圖3-5)的厚度可大于約4nm，但小于約40nm。陰極607(圖6-8)通常為高反射、不透明和導(dǎo)電的薄膜。高反射是指金屬層在玻璃基板上的反射率至少為40％。術(shù)語“不透明的”是指薄膜在玻璃上的透射率小于10％。根據(jù)該層的金屬，其厚度應(yīng)大于50nm。雖然可使用濺射沉積法，但通常通過蒸汽沉積將陰極607沉積在ETL上(P.K.Raychaudhuri，C.W.Tang，J.K.Madathil，“Fabrication ofLithium-based alloy cathodes for organic light-emitting diodes by D CMagnetron sputtering(通過D C磁控管濺射制備用于有機(jī)發(fā)光二極管的鋰基合金陰極)”，SID 2001International Symposium(6月5-7日，San Jose，California)Digest(SID 2001國際座談會(huì)摘要)。論文31.4；第32卷，第526-529頁，2001和P.K.Raychaudhuri和J.K.Madathil，“Fabrication of Sputtered Cathodes for Organic Light-Emitting DiodesUsing Transparent Buffer(使用透明的緩沖液制備用于有機(jī)發(fā)光二極管的濺射陰極)”，Proceedings of the 7th Asian Symposium on InformationDisplay(9月2-4日，新加坡)Digest(第7屆亞洲信息顯示器座談會(huì)會(huì)刊摘要)，論文50；第32卷，第55-58頁，2002)。
OLED 500(圖5)的透射增強(qiáng)層(TEL)501或OLED 800(圖8)的TEL801為高度透射指數(shù)匹配(highly transmissive index matching)的薄膜，用于使光耦合輸出以增強(qiáng)可視亮度。TEL包括導(dǎo)電或非導(dǎo)電的、無機(jī)或有機(jī)物質(zhì)，包括但不局于ITO、氧化銦鋅(IZO)、氧化錫(TO)、銻摻雜的氧化錫(ATO)、氟摻雜的氧化錫(FTO)、氧化銦(IO)、氧化鋅(ZO)、錫酸鎘(CTO)、氧化鎘、磷摻雜的TO、Al摻雜的ZO、MgO、MoOx、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、SiN、AlN、TiN、ZrN、SiC、Al4C3、Alq、NPB或其混合物。根據(jù)所述材料的光學(xué)指數(shù)，TEL 501或801的厚度可為20-150nm。TEL 501位于OLED 500(圖5)的陰極307上。TEL 801位于OLED 800(圖8)的透明的基板601和反光、半透明和導(dǎo)電的底層7021之間。
大多數(shù)OLED器件對(duì)濕氣或氧或二者敏感，因此通常將其密封在氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺夥罩?，同時(shí)使用干燥劑，例如氧化鋁、鋁土礦、硫酸鈣、粘土、硅膠、沸石、堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、硫酸鹽或金屬鹵化物和高氯酸鹽。封裝和干燥的方法包括但不限于美國專利6,226,890中所描述的方法。此外，SiOx、Teflon和可選的無機(jī)/聚合物層等阻擋層用于封裝為本領(lǐng)域所熟知。
如果需要，本發(fā)明的OLED器件可使用各種公知的光學(xué)效應(yīng)以提高其性能。包括優(yōu)化層厚度以得到最大光透射率，用吸光電極代替反光電極以提高對(duì)比度，在顯示器上使用防閃光或防反射涂層，在顯示器上使用偏光介質(zhì)，或在顯示器上使用彩色中性濾光片或彩色轉(zhuǎn)換濾光片。濾光片、偏光介質(zhì)和防閃光或防反射涂層可單獨(dú)用作覆蓋層或作為覆蓋層的一部分。
實(shí)施例在含氬氣的氣氛下，在平面玻璃板上通過濺射沉積純Ag層制備現(xiàn)有技術(shù)OLED。在Ag表面上，通過在RF等離子體中分解CHF3氣體分布約1nm厚的CFx層。本發(fā)明的OLED的基板也是玻璃板，也通過在氬氣氣氛下濺射在其上制備包含底層和表層的雙層陽極。沉積預(yù)定厚度的金屬(例如Ag)層，因此形成反光和導(dǎo)電的底層。在該底層上，沉積為選擇厚度的合金的薄層。通過同時(shí)濺射兩種靶材制備合金層-一個(gè)靶材包括底層的金屬(例如Ag)，另一個(gè)靶材包括合金金屬(例如Mg)。雙層陽極也類似地涂覆CFx層。隨后將基板轉(zhuǎn)移至在約1×10-6托運(yùn)行的真空鍍膜機(jī)，依次沉積包含NPB HTL和Alq EML/ETL的有機(jī)堆層。隨后合金MgAg(5％體積Ag)的陰極層通過限定OLED的活性面積為0.1cm2的正方形掩膜片沉積。最后，在充滿干燥氮?dú)獾氖痔紫渲袑⒃摱O管封裝。加電后發(fā)射光通過半透明的頂部陰極射出。使用Photo Research PR650分光輻射計(jì)測定二極管的亮度隨電流密度的變化。本文給出的驅(qū)動(dòng)電壓和亮度是20mA/cm2電流密度通過所述二極管的測定值，亮度是垂直于器件表面方向的亮度。
根據(jù)Van Slyke等人提出的方法于80mA/cm2恒定電流密度下測試二極管的操作穩(wěn)定性(“Organic electroluminescent devices withimproved stability(高穩(wěn)定性的有機(jī)電致發(fā)光器件)”S.A.VanSlyke，C.H.Chen和C.W.Tang，Appl.Phys.Lett.69，2160(1996))。不斷調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓以保持操作電流恒定。由這些數(shù)據(jù)確定二極管操作老化的兩個(gè)參數(shù)特性。這兩個(gè)參數(shù)為半衰期(亮度降至初始值一半時(shí)所需的時(shí)間)和平均(在整個(gè)測試階段)驅(qū)動(dòng)電壓升高速率(AVIR)。
實(shí)施例1在同一流程制備現(xiàn)有技術(shù)的頂部-發(fā)光器件OLED 1A和本發(fā)明的頂部-發(fā)光器件OLED 1B?，F(xiàn)有技術(shù)的器件在含有60nm厚的純Ag陽極的玻璃基板上制備，而本發(fā)明的OLED為雙層陽極。該雙層陽極包括60nm厚的純Ag底層和6nm厚的AgMo合金表層。表層中Mo的濃度為20％體積。各基板沉積常用的CFxHIL、NPB HTL、AlqEML/ETL和半透明的頂部陰極。陰極為14nm厚的半透明的MgAg合金。陰極層中Ag的濃度為10％體積?；诓煌该鳌⑷瓷浜蛦螌拥募傾g陽極選擇了該種OLED結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化使頂部發(fā)光最大。所述器件具有以下層結(jié)構(gòu)OLED 1A玻璃(1.1mm)/Ag(60nm)/CFx(1nm)/NPB(45nm)/Alq(60nm)/MgAg(14nm)OLED 1B玻璃(1.1mm)/Ag(60nm)/AgMo(6nm)/CFx(1nm)/NPB(45nm)/Alq(60nm)/MgAg(14nm)各二極管的層結(jié)構(gòu)和性能見表2表2
現(xiàn)有技術(shù)的含有Ag陽極的OLED 1A與本發(fā)明的具有雙層陽極的OLED 1B的驅(qū)動(dòng)電壓相當(dāng)。器件1B的效率低于器件1A的效率，這可能是由于其陽極反射率低?？赏ㄟ^調(diào)整AgMo表層的組成和/或厚度以及重新調(diào)整微腔結(jié)構(gòu)提高其效率?？梢奜LED 1B的平均電壓升高速率(AVIR)為現(xiàn)有技術(shù)器件的一半。表2所示的半衰期表明，OLED 1B的使用壽命為OLED 1A的2倍多。
實(shí)施例2在同一鍍膜流程制備現(xiàn)有技術(shù)的底部-發(fā)光器件OLED 2A和本發(fā)明的底部-發(fā)射器件OLED 2B?，F(xiàn)有技術(shù)的OLED在含有20nm厚的半透明的純Ag陽極的玻璃基板上制備，而本發(fā)明的OLED為雙層陽極。該雙層陽極也是半透明的，包括15nm厚的純Ag底層和6nm厚的AgMo合金表層。表層中Mo的濃度為20％體積。各基板沉積常用的CFxHIL、NPB HTL、Alq EML/ETL和全反射的頂部陰極。陰極為220nm厚的不透明的MgAg合金。陰極層中Ag的濃度為10％體積。的選擇基于半透明、反光和單層的純Ag陽極選擇了該種OLED結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化使底部發(fā)光最大。所述器件具有以下層結(jié)構(gòu)OLED 2A玻璃(1.1mm)/Ag(20nm)/CFx(1nm)/NPB(45nm)/Alq(60nm)/MgAg(220nm)OLED 2B玻璃(1.1mm)/Ag(15nm)/AgMo(6nm)/CFx(1nm)/NPB(45nm)/Alq(60nm)/MgAg(220nm)各二極管的層結(jié)構(gòu)和性能見表3表3
現(xiàn)有技術(shù)的含有Ag陽極的OLED 2A與本發(fā)明的具有雙層陽極的OLED 2B的驅(qū)動(dòng)電壓相同。器件2B的效率低于器件2A的效率，可能是由于其陽極透射率低。底部-發(fā)光器件的效率對(duì)陽極的透明度非常敏感，可通過調(diào)整AgMo表層的厚度和組成以及重新調(diào)整微腔結(jié)構(gòu)提高OLED 2B的效率?？梢奜LED 2B的平均電壓升高速率(AVIR)約為現(xiàn)有技術(shù)器件的四分之一。表3所示的半衰期表明，OLED 2B的使用壽命比OLED 2A長約65％。
實(shí)施例3在同一鍍膜流程制備現(xiàn)有技術(shù)的底部-發(fā)光器件OLED 3A和本發(fā)明的頂部-發(fā)光器件OLED 3B?，F(xiàn)有技術(shù)的OLED在含有20nm厚的半透明的純Ag陽極的玻璃基板上制備，而本發(fā)明的OLED為雙層陽極。本發(fā)明的OLED的雙層陽極為不透明的，包括75nm厚的純Ag底層和10nm厚的AgMg合金表層。表層中Mg的濃度為50％體積。各基板沉積常用的MoOxHIL、NPB HTL和Alq EML/ETL。現(xiàn)有器件3A的陰極為100nm厚的全反射LiF/Al層。器件3B的陰極為14nm厚的半透明的MgAg合金。陰極層中Ag的濃度為10％體積。所述器件具有以下層結(jié)構(gòu)OLED 3A玻璃(1.1mm)/Ag(20nm)/MoOx(2nm)/NPB(200nm)/Alq(60nm)/LiF(0.5nm)/Al(100nm)OLED 3B玻璃(1.1mm)/Ag(75nm)/AgMg(10nm)/MoOx(2nm)/NPB(45nm)/Alq(60nm)/LiF(0.5nm)/MgAg(14nm)各二極管的層結(jié)構(gòu)和性能見表4表4
現(xiàn)有技術(shù)的具有半透明的Ag陽極的OLED 3A的驅(qū)動(dòng)電壓高，這是由于NPB HTL相應(yīng)于微腔的第二共振頻率(m＝1)?？梢奜LED 3B的平均電壓升高速率(AVIR)約為現(xiàn)有技術(shù)器件的四分之一。表4所示的半衰期表明，OLED 3B的使用壽命約為OLED 3A的2倍。
實(shí)施例4在同一流程制備現(xiàn)有技術(shù)的頂部-發(fā)光器件OLED 4A和本發(fā)明的頂部-發(fā)光器件OLED 4B?，F(xiàn)有技術(shù)的器件在含有80nm厚的純Ag陽極的玻璃基板上制備，而本發(fā)明的OLED為雙層陽極。該雙層陽極包括80nm厚的純Ag底層和5nm厚的AgAl合金表層。表層中Al的濃度為50％體積。各基板沉積常用的MoOxHIL、NPB HTL、AlqEML/ETL和半透明的頂部陰極。陰極為15nm厚的半透明的Mg和Ag的合金，ETL和MgAg層之間含有0.5nm厚的LiF間層。陰極層中Ag的濃度為10％體積?；诓煌该?、全反射和單層的純Ag陽極選擇了該種OLED結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化使頂部發(fā)光最大。所述器件具有以下層結(jié)構(gòu)OLED 4A玻璃(1.1mm)/Ag(80nm)/MoOx(2nm)/NPB(45nm)/Alq(60nm)/LiF(0.5nm)/MgAg(15nm)OLED 4B玻璃(1.1mm)/Ag(80nm)/AgAl(5nm)/MoOx(2nm)/NPB(45nm)/Alq(60nm)/LiF(0.5nm)/MgAg(15nm)各二極管的層結(jié)構(gòu)和性能見表5表5
與現(xiàn)有技術(shù)的OLED 4A相比，本發(fā)明的OLED 4B的驅(qū)動(dòng)電壓更高且半衰期更短。這一點(diǎn)與在其他實(shí)施例中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果相反。可能是由于含Al的OLED 4B的雙層陽極的表面在由濺射室轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)室的過程中在空氣中發(fā)生了氧化。但是，OLED 4B的平均電壓升高速率(AVIR)為現(xiàn)有技術(shù)器件的三分之一。器件4B的效率低于器件4A的效率，這可能是由于陽極表面氧化所引起的低陽極反射率?？赏ㄟ^防止氧化保護(hù)陽極表面和/或調(diào)整表層的組成以及重新調(diào)整微腔結(jié)構(gòu)提高OLED 4B的效率。
實(shí)施例5在同一鍍膜流程制備現(xiàn)有技術(shù)的頂部-發(fā)光器件OLED 5A和本發(fā)明的頂部-發(fā)光器件OLED 5B?，F(xiàn)有技術(shù)的OLED在含有80nm厚的不透明的純Ag陽極的玻璃基板上制備，而本發(fā)明的OLED為雙層陽極。該雙層陽極也是不透明的，包括80nm厚的純Ag底層和5nm厚的AgPd合金表層。表層中Pd的濃度為50％體積。各基板沉積常用的MoOxHIL、NPB HTL、Alq EML/ETL和半透明的頂部陰極。陰極為15nm厚的半透明的Mg和Ag的合金，ETL和MgAg層之間含有0.5nm厚的LiF間層。陰極層中Ag的濃度為10％體積?；诓煌该?、全反射和單層的純Ag陽極選擇了該種OLED結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化使頂部發(fā)光最大。所述器件具有以下層結(jié)構(gòu)OLED 5A玻璃(1.1mm)/Ag(80nm)/MoOx(2nm)/NPB(50nm)/Alq(60nm)/LiF(0.5nm)/MgAg(15nm)OLED 5B玻璃(1.1mm)/Ag(80nm)/AgPd(5nm)/MoOx(2nm)/NPB(50nm)/Alq(60nm)/LiF(0.5nm)/MgAg(15nm)各二極管的層結(jié)構(gòu)和性能見表6表6
現(xiàn)有技術(shù)的含有Ag陽極的OLED 5A與本發(fā)明的具有雙層陽極的OLED 5B的驅(qū)動(dòng)電壓幾乎相同。器件5B的效率低于器件5A的效率，這可能是由于其陽極反射率低。頂部-光器件的效率對(duì)陽極的反射率非常敏感，可通過調(diào)整AgPd表層的厚度和組成以及重新調(diào)整微腔結(jié)構(gòu)提高OLED 5B的效率?？梢奜LED 5B的平均電壓升高速率(AVIR)明顯小于現(xiàn)有技術(shù)的器件OLED 5A。表6所示的半衰期表明，OLED 5B的使用壽命比OLED 5A長約25％。
實(shí)施例6在同一鍍膜流程制備頂部-發(fā)光器件OLED 6B(本發(fā)明的)和器件OLED 6C。各OLED在含有金屬陽極的玻璃基板上制備。本發(fā)明的OLED 6B的雙層陽極為不透明的，包括75nm厚的純Ag底層和10nm厚的AgZn合金表層。表層中Zn的濃度為50％體積。OLED 6C的雙層陽極的表層為10nm厚的純Zn層。各基沉積常用的MoOxHIL、NPBHTL、Alq EML/ETL和半透明的頂部陰極。陰極為15nm厚的半透明的Mg和Ag的合金，ETL和MgAg層之間含有0.5nm厚的LiF間層。陰極層中Ag的濃度為10％體積?；诓煌该?、全反射和單層的純Ag陽極選擇了該種OLED結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化使頂部發(fā)光最大。所述器件具有以下層結(jié)構(gòu)OLED 6B玻璃(1.1mm)/Ag(75nm)/AgZn(10nm)/MoOx(2nm)/NPB(45nm)/Alq(60nm)/LiF(0.5nm)/MgAg(15nm)OLED 6C玻璃(1.1mm)/Ag(75nm)/Zn(10nm)/MoOx(2nm)/NPB(45nm)/Alq(60nm)/LiF(0.5nm)/MgAg(15nm)各二極管的層結(jié)構(gòu)和性能見表7表7
兩種OLED具有幾乎相同的驅(qū)動(dòng)電壓和可比的半衰期。但是具有10nm厚純Zn表層的OLED 6C的亮度比本發(fā)明的陽極結(jié)構(gòu)具有相同厚度的合金表層的OLED 6B的亮度低。但是OLED 6B的合金結(jié)構(gòu)比OLED 6C更易反光，因此前一種器件更有效。兩個(gè)器件均可受益于微腔結(jié)構(gòu)的精確和單獨(dú)的調(diào)諧。由于表層含有高反射率的底層金屬組分，認(rèn)為適當(dāng)調(diào)諧后OLED 6B將更有效。OLED 6B的一個(gè)顯著特征為其驅(qū)動(dòng)電壓的穩(wěn)定性。表7所示的數(shù)據(jù)表明，即使器件的亮度降至初始值的50％，驅(qū)動(dòng)電壓升高也不到十分之一伏。
由表2-7中所示的所有實(shí)施例可見，微腔OLED(頂部或底部發(fā)光)可受益于具有包含高反射金屬的底層和上層合金薄表層的雙層陽極。所述合金包括高反射的底層金屬和一種或多種有助于穩(wěn)定接觸的其他金屬。通過選擇陽極結(jié)構(gòu)的這些層及其厚度并精確調(diào)諧微腔結(jié)構(gòu)，可制備驅(qū)動(dòng)電壓異常穩(wěn)定的的高效的器件。具體參考某些優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明更進(jìn)行了詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在本發(fā)明的宗旨和范圍內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行變化和改進(jìn)。
部件列表300頂部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光二極管301透明或不透明的基板302反光、不透明和導(dǎo)電的陽極303空穴注入層304空穴傳輸層305發(fā)射層306電子傳輸層307反光、半透明和導(dǎo)電的陰極400頂部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光二極管4021 反光、不透明和導(dǎo)電的底層4022 半透明和導(dǎo)電的表層500頂部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光二極管501透射增強(qiáng)層600底部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光二極管601透明的基板602反光、半透明和導(dǎo)電的陽極603空穴注入層604空穴傳輸層605發(fā)射層606電子傳輸層607反光、不透明和導(dǎo)電的陰極700底部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光二極管7021 反光、半透明和導(dǎo)電的底層7022 半透明和導(dǎo)電的表層800底部-發(fā)光有機(jī)發(fā)光二極管801透射增強(qiáng)層
權(quán)利要求
1.一種OLED器件，對(duì)所述器件的改進(jìn)包括(a)包含金屬或金屬合金或二者的反光和導(dǎo)電的雙層陽極；(b)在所述反光和導(dǎo)電的雙層陽極上的空穴注入結(jié)構(gòu)；(c)在所述空穴注入結(jié)構(gòu)上形成至少一層有機(jī)層；和(d)構(gòu)建反光和導(dǎo)電的雙層陽極以提高驅(qū)動(dòng)電壓的穩(wěn)定性。
2.權(quán)利要求1的OLED器件，其中所述至少一層有機(jī)層包括發(fā)射層和電子傳輸層。
3.權(quán)利要求1的OLED器件，所述器件還包括反光和導(dǎo)電的陰極，其中對(duì)所述反光和導(dǎo)電的雙層陽極的反射率和透射率以及所述至少一層有機(jī)層和陰極的厚度進(jìn)行選擇，以改變光的內(nèi)反射，從而提高發(fā)光。
4.權(quán)利要求3的OLED器件，所述器件還包括電子傳輸層和在所述電子傳輸層上的包含金屬或金屬合金或二者的反光和導(dǎo)電的陰極。
5.權(quán)利要求1的OLED器件，其中所述反光和導(dǎo)電的雙層陽極包括高反射金屬底層和薄的表層，所述表層包含所述底層的合金或與所述空穴注入結(jié)構(gòu)接觸的不同的高反射金屬的合金。
6.權(quán)利要求5的OLED器件，其中所述高反射金屬為Ag、Au、Cu、Al、Mg、Zn、Rh、Ru、Ir或其組合。
7.權(quán)利要求5的OLED器件，其中所述在薄的表層與高反射金屬形成合金的金屬為Ag、Au、Cu、Al、Mg、Zn、Rh、Ru、Ir、Pd、Ni、Cr、Pt、Co、Te、Mo或其組合。
8.權(quán)利要求1的OLED器件，其中所述空穴注入結(jié)構(gòu)包括一層或多層空穴注入層。
9.權(quán)利要求1的OLED器件，其中所述空穴注入結(jié)構(gòu)包括CFx、ITO、IZO、Pr2O3、TeO2、CuPc、SiO2、VOx、MoOx或其混合物。
10.權(quán)利要求3的OLED器件，其中所述反光和導(dǎo)電的陰極包括所選功函數(shù)等于或小于約4.0eV的金屬或金屬合金。
11.權(quán)利要求10的OLED器件，其中所述金屬或金屬合金包括Ag或Al與Mg、堿金屬、堿土金屬或Mn的合金。
12.權(quán)利要求1的OLED器件，其中所述器件通過所述反光和導(dǎo)電的雙層陽極發(fā)射光。
13.權(quán)利要求3的OLED器件，所述器件還包括透射的陰極，其中所述器件通過所述透射的陰極發(fā)射光。
14.權(quán)利要求1的OLED器件，其中所述反光和導(dǎo)電的雙層陽極為半透明的。
15.權(quán)利要求3的OLED器件，其中所述反光和導(dǎo)電的陰極為不透明的。
16.權(quán)利要求14的OLED器件，所述器件還包括在所述透明的基板和所述反光、導(dǎo)電和半透明的雙層陽極之間含有透射增強(qiáng)層的透明的基板。
17.權(quán)利要求13的OLED器件，所述器件還包括在所述透射的陰極上的透射增強(qiáng)層。
18.權(quán)利要求16的OLED器件，其中所述透射增強(qiáng)層包括ITO、MgO、MoOx、SnO2、TiO2、Al2O3、SiO2、ZnO、ZrO2、Alq、NPB、SiN、AlN、TiN、SiC、Al4C3或其混合物。
19.權(quán)利要求17的OLED器件，其中所述透射增強(qiáng)層包括ITO、MgO、MoOx、SnO2、TiO2、Al2O3、SiO2、ZnO、ZrO2、Alq、NPB、SiN、AlN、TiN、SiC、Al4C3或其混合物。
20.權(quán)利要求16的OLED器件，其中所述透射增強(qiáng)層的厚度為20-150nm。
21.權(quán)利要求17的OLED器件，其中所述透射增強(qiáng)層的厚度為20-150nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種OLED器件，對(duì)所述器件的改進(jìn)包括包含金屬或金屬合金或二者的反光和導(dǎo)電的雙層陽極；在所述反光和導(dǎo)電的雙層陽極上的空穴注入結(jié)構(gòu)；在所述空穴注入結(jié)構(gòu)上形成至少一層有機(jī)層；和構(gòu)建反光和導(dǎo)電的雙層陽極以提高驅(qū)動(dòng)電壓的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01L51/54GK1934727SQ200580008719
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者P·K·雷喬扈里, J·K·馬達(dá)蒂爾, L·-S·廖 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司