[發明專利]有機電致發光二極管器件

無效

• 申請號: 201010151731.8
• 申請日: 2010-04-19
• 公開（公告）號: CN101841001A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 蘇璇
• 申請（專利權）人: 蘇璇
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/52;H01L51/54;H01L51/56
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 陳其霞

技術領域

本發明涉及一種光電器件，確切地說是一種有機電致發光二極管器件。

技術背景

有機電致發光器件的基本結構是，陽極、陰極和置于陽極和陰極之間的有機發光層；通過陽極向有機發光層注入空穴，由陰極向有機發光層注入電子，激發有機發光層中的發光物質產生光發射。有機電致發光器件目前已經被應用在平板顯示器和照明領域。對于平板顯示器的應用而言，有機電致發光技術具有輕薄、結構簡單、制造過程簡單、低功耗、色彩表現力優異等諸多優勢；對于照明應用而言，有機電致發光技術具有低功耗和色彩可調的優勢，如Nature(Vol459，234)已經報道了效率超過90lm/W的自光有機電致發光器件。

有機電致發光器件的結構示意橫截面圖如圖1所示：ITO作為陽極13形成在襯底14之上，在陽極13之上形成有機發光層12，在有機發光層12之上形成陰極11。有機電致發光層12中一般包括，電子傳輸層12a、發光層12b、空穴傳輸層12c、空穴注入層12d。通過外接電路15將有機電致發光器件的陽極和陰極與電源連接，在一定的電壓或者電流驅動下有機電致發光器件產生發光。目前，有機電致發光器件的陽極材料主要為氧化銦錫(ITO)。ITO作為有機電致發光器件的陽極具有以下優點：首先，與其它的導電金屬氧化物相比，ITO具有高透光率、高電導率、高空穴注入能力、穩定性好的綜合特點。其次，ITO也被應用于液晶顯示器和等離子電視機中，經過長期的發展，ITO有比較成熟的制備工藝。

然而，作為陽極的ITO在有機電致發光器件的應用上卻具有諸多難以克服的不足：首先制備ITO薄膜的過程中，元素銦(In)和錫(Sn)的比例組成不宜控制，因此ITO薄膜的形貌、載流子傳輸和注入性能難以控制，這造成有機電致發光器件性能不穩定。其次，銦是一種儲量有限的稀有金屬，用ITO作為有機電致發光器件的陽極將會增加制造成本。在照明的應用中，價格昂貴的ITO使得有機電致發光器件具有成本高的劣勢。

針對ITO作為陽極的不足，人們目前采取了用具有高反射性和高功函數的金屬代替ITO的技術方案。Sony公司的專利CN?1481656A提出了用含有銀、鈀、銅及它們的合金作為反射性陽極的方案，有機電致發光器件產生的光發射由半透明陰極一側指接射出，或者經由陽極的反射再由半透明陰極射出，這種器件結構和出光方式被成為頂發射。吳志軍在其博士論文“硅基頂發射有機電致發光器件的研究”中提出了，在作為陽極和反光層的金屬銀層上形成一層氧化銀(AgO)層，可以很大地提高空穴注入到有機發光層的效率。文獻APPLIED?PHYSICS?LETTERS?94，233306，2009也提出用了金屬鋁和氧化鉬作為陽極和反光層有機電致發光器件。

上述技術方案能夠替代ITO，具有低成本的優勢；然而該方案的缺點是，光在頂發射的器件結構中必須由半透明的陰極一側射出，因此陰極需要做的很薄，以保證光順利射出，通常陰極的厚度在10nm左右。陰極過薄會導致頂發射的有機電致發光器件在實際工作中失效過快。舉例而言，未封裝的采取該結構的有機電致發光器件在通電后，不到1分鐘的時間內，亮度就會衰減一半。目前，已經一些有針對陰極老化過快的改進方法。通常，都是在陰極之上在蒸鍍一層或多層材料，一起到封裝的作用。如文獻APPLIED?PHYSICS?LETTERS，VOLUME?83，5127-5129采取在透明金屬陰極之上再蒸鍍一層TeO₂的方式，即起到封裝的作用，同時也盡量避免損透光率。但是，加入封裝層將不可避免地帶來透光率損失的難題，并且也限制了對封裝材料的選擇。

替代ITO的另一類方案是用金屬和金屬氧化物的雙層結構代替ITO作為陽極，有機電致發光層產生的光由陽極一側射出。這種方案的一個優點是，由于陽極是直接生長在玻璃基板上，而玻璃本身能夠起到很好的封裝作用，因此陽極可以很薄。參考文獻Adv.Mater.2009，21，1-4中，作者用15nm厚的金(Au)和AuO_x(x表示氧原子組成在氧化金分子中不確定)作為陽極，獲得了比ITO更低的方塊電阻和22000cd/m²的亮度。該方案的不足在于，首先，Au是一種非常貴的金屬。其次，金的氧化物都非常不穩定。例如，三價的金的氧化物在160℃就開始分解出氧原子。可見該陽極替代方案既沒有成本的優勢，同時有機電致發光器件的可靠性也難以保證。