專利名稱：一種有機(jī)電致發(fā)光元件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)電致發(fā)光元件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有機(jī)電致發(fā)光 元件及其制作方法，該有機(jī)電致發(fā)光元件在一對(duì)陰陽電極之間配置具有單 層或多層有機(jī)化合物材料膜層，以及在陽極與第一層有機(jī)化合物材料膜層 間配置一層納米級(jí)的絕緣性質(zhì)的金屬氧化物薄膜層。
背景技術(shù)：
有機(jī)電致發(fā)光元件包括一層或多層夾在陽極層和陰極層之間的有機(jī) 功能材料層。電學(xué)上，這種元件的工作類似于二極管。光學(xué)上，當(dāng)正向加 偏壓時(shí)它發(fā)出與發(fā)光材料相關(guān)的顏色的光，并且亮度隨著正向偏置電流的 提高而增強(qiáng)。通?？晒┻x擇可以應(yīng)用在有機(jī)電致發(fā)光元件中的有機(jī)化合物 材料較為昂貴，并且所使用的有機(jī)化合物種類的增多，會(huì)增加元件失效的 幾率。
現(xiàn)有制作有機(jī)電致發(fā)光元件的方法一般是采用真空熱蒸發(fā)的方法制 作每一層材料，也就是將襯底放入高真空后，蒸鍍每一層有機(jī)材料和陰極， 在此過程中，襯底是不會(huì)暴露于空氣中的，即在同一真空下完成幾層和陰 極的制作。
盡管有機(jī)電致發(fā)光元件的技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，但仍然不足以實(shí)用化，需要進(jìn)一步提高器件的效率?，F(xiàn)有提高器件效率的方法是通過改變器件每層材料的能帶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 的，以盡量?jī)?yōu)化有機(jī)電致發(fā)光元件的效率。而通過這種提高器件效率的方 法并不能取得很好的效果。發(fā)明內(nèi)容(一) 要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種有機(jī)電致發(fā)光元件，以提 高器件效率，降低器件的閾值電壓。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種制作高效率有機(jī)電致發(fā)光器件的 方法。(二) 技術(shù)方案為達(dá)到上述一個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種有機(jī)電致發(fā)光元件，包括陰 極層和陽極層，以及夾在陰極層與陽極層之間的至少一層有機(jī)化合物薄 膜，該有機(jī)電致發(fā)光元件還包括 一金屬氧化物薄膜層，位于陽極層與有 機(jī)化合物薄膜層之間，緊鄰陽極層。所述金屬氧化物薄膜層為絕緣材料。 所述金屬氧化物薄膜層的厚度為納米級(jí)。 所述有機(jī)化合物薄膜至少包含一層發(fā)光層材料薄膜。 當(dāng)該有機(jī)電致發(fā)光元件僅包括一層有機(jī)化合物薄膜時(shí)，該有機(jī)化合物 薄膜層為發(fā)光層材料；當(dāng)該有機(jī)電致發(fā)光元件包括多層有機(jī)化合物薄膜時(shí)，該有機(jī)化合物薄膜層中包含有一層發(fā)光層材料。為達(dá)到上述另 一個(gè)目的，本發(fā)明提供了 一種制作有機(jī)電致發(fā)光元件的 方法，該方法包括A、 在陽極襯底上制作納米級(jí)的金屬氧化物薄膜層；B、 對(duì)制作的金屬氧化物薄膜層進(jìn)行徹底氧化處理；C、 在氧化后的金屬氧化物薄膜層上制作有機(jī)化合物薄膜層；D、 蒸鍍金屬陰極并封裝。所述步驟A包括在銦錫氧化物薄膜(ITO)玻璃基底上涂一層光刻 膠，通過濕法腐蝕或干法刻蝕，然后去膠，得到圖形化的ITO作為陽極襯 底；在圖形化的ITO上蒸鍍金屬鋁層，工藝條件為在5X10—Spa的真空 下，以0.01nm/s的速度進(jìn)行蒸鍍，金屬鋁層的厚度為0.3nm，通過真空蒸 鍍儀器的晶振裝置來控制該厚度。步驟B中所述徹底氧化處理采用氧等離子或紫外線照射產(chǎn)生的臭氧 對(duì)金屬氧化物薄膜層進(jìn)行氧化處理，其中采用氧等離子的工藝條件為在 7Pa的氧氣氛圍下，以10W的功率，對(duì)金屬氧化物薄膜層處理60秒，使 該鋁層徹底氧化為三氧化二鋁。所述步驟C包括在氧化后的金屬氧化物薄膜層上蒸鍍芳香旗二胺類 衍生物(NPB)材料層，工藝條件為在8X10^Pa的真空下，以0.3nm7s 的速度進(jìn)行蒸鍍，厚度為50nm，通過真空蒸鍍儀器的晶振來監(jiān)測(cè)該厚度; 在NPB材料層上蒸鍍發(fā)光層材料Alq3，工藝條件為在8Xl(^Pa的真空 下，以0.3nm/s的速度進(jìn)行蒸鍍，厚度為50nm，通過真空蒸鍍儀器的晶振 來監(jiān)測(cè)該厚度。所述步驟D包括在制作的有機(jī)化合物薄膜層上蒸鍍鎂銀合金金屬電極，工藝條件為在8X10—Spa的真空下，以0.3nm/s的速度進(jìn)行蒸鍍，厚 度為100nm，通過真空蒸鍍儀器的晶振來監(jiān)測(cè)該厚度；然后通過紫外固化 膠，將經(jīng)過上述處理的襯底與一片適合大小的玻璃片黏合在一起，實(shí)現(xiàn)封 裝。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、 利用本發(fā)明，位于陽極層與有機(jī)化合物薄膜層之間，緊鄰陽極層 的金屬氧化物薄膜層可以降低陽極與第一層有機(jī)化合物之間對(duì)于空穴的勢(shì)壘高度，因此可以降低有機(jī)電致發(fā)光元件的開啟電壓；同時(shí)，由于絕緣性質(zhì)的三氧化二鋁的存在，進(jìn)一步阻止了電子從有機(jī)層躍遷到陽極的過 程，從而使得電子和空穴在有機(jī)層中的復(fù)合幾率大大增加，進(jìn)而有效的提 高了有機(jī)電致發(fā)光元件的工作效率，降低了有機(jī)電致發(fā)光元件的閾值電壓。2、 本發(fā)明提供的這種有機(jī)電致發(fā)光元件，由于該金屬氧化物材料的存在，會(huì)提高有機(jī)電致發(fā)光元件的發(fā)光效率，并降低驅(qū)動(dòng)電壓。3、 本發(fā)明提供的這種有機(jī)電致發(fā)光元件，其金屬氧化物膜層也可以由其他帶有絕緣性質(zhì)的金屬氧化物構(gòu)成，應(yīng)用范圍廣泛。4、 本發(fā)明提供的這種有機(jī)電致發(fā)光元件與常規(guī)的有機(jī)電致發(fā)光元件相比，具有優(yōu)異的發(fā)光效率和亮度，以及更低的開啟電壓。


圖1為依照本發(fā)明實(shí)施例提供的有機(jī)電致發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明提供的制作有機(jī)電致發(fā)光元件的方法流程圖； 符號(hào)說明 101透明基底102銦錫氧化物薄膜(ITO)陽極103三氧化二鋁膜層104芳香旗二胺類衍生物(NPB)膜層105Alq3膜層106 Mg:Ag合金陰極。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí) 施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的這種有機(jī)電致發(fā)光元件包括陰極層和陽極層，以及夾在 陰極層與陽極層之間的至少一層有機(jī)化合物薄膜，該有機(jī)電致發(fā)光元件還 包括一金屬氧化物薄膜層，位于陽極層與有機(jī)化合物薄膜層之間，緊鄰陽 極層。所述金屬氧化物薄膜層為絕緣材料。 所述金屬氧化物薄膜層的厚度為納米級(jí)。所述有機(jī)化合物薄膜至少包含一層發(fā)光層材料薄膜。當(dāng)該有機(jī)電致發(fā) 光元件僅包括一層有機(jī)化合物薄膜時(shí)，該有機(jī)化合物薄膜層為發(fā)光層材料；當(dāng)該有機(jī)電致發(fā)光元件包括多層有機(jī)化合物薄膜時(shí)，該有機(jī)化合物薄 膜層中包含有一層發(fā)光層材料。如圖1所示，圖1為依照本發(fā)明實(shí)施例提供的有機(jī)電致發(fā)光元件的結(jié) 構(gòu)示意圖，該有機(jī)電致發(fā)光元件由六層材料構(gòu)成，即在銦錫氧化物薄膜(ITO) 102玻璃101襯底上制作納米厚度的絕緣層103，然后在絕緣層 103上制作第一層有機(jī)層材料104，然后在第一層有機(jī)層材料104上制作 第二層有機(jī)層材料105，最后制作陰極106?；趫Dl所述的有機(jī)電致發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意，圖2示出了本發(fā)明提 供的制作有機(jī)電致發(fā)光元件的方法流程圖，該方法包括以下步驟步驟201:在陽極襯底上制作納米級(jí)的金屬氧化物薄膜層；步驟202:對(duì)制作的金屬氧化物薄膜層進(jìn)行徹底氧化處理；步驟203:在氧化后的金屬氧化物薄膜層上制作有機(jī)化合物薄膜層；步驟204:蒸鍍金屬陰極并封裝。上述步驟201包括在ITO玻璃基底上涂一層光刻膠，通過濕法腐蝕 或干法刻蝕，然后去膠，得到圖形化的ITO作為陽極襯底；在圖形化的ITO 上蒸鍍金屬鋁層，工藝條件為在5Xl(ySpa的真空下，以0.01nm/s的速 度進(jìn)行蒸鍍，金屬鋁層的厚度為0.3nm，通過真空蒸鍍儀器的晶振裝置來 控制該厚度。步驟202中所述徹底氧化處理采用氧等離子或紫外線照射產(chǎn)生的臭氧 對(duì)金屬氧化物薄膜層進(jìn)行氧化處理，其中采用氧等離子的工藝條件為在 7Pa的氧氣氛圍下，以10W的功率，對(duì)金屬氧化物薄膜層處理60秒，使 該鋁層徹底氧化為三氧化二鋁。上述步驟203包括在氧化后的金屬氧化物薄膜層上蒸鍍NPB材料層，工藝條件為在8Xl(^Pa的真空下，以0.3nm/s的速度進(jìn)行蒸鍍，厚 度為50nm，通過真空蒸鍍儀器的晶振來監(jiān)測(cè)該厚度；在NPB材料層上蒸 鍍發(fā)光層材料Alq3，工藝條件為在8X10—^a的真空下，以0.3nm/s的速 度進(jìn)行蒸鍍，厚度為50nm，通過真空蒸鍍儀器的晶振來監(jiān)測(cè)該厚度。上述步驟204包括在制作的有機(jī)化合物薄膜層上蒸鍍鎂銀合金金屬 電極，工藝條件為在8X10—^a的真空下，以0.3nm/s的速度進(jìn)行蒸鍍， 厚度為100nm，通過真空蒸鍍儀器的晶振來監(jiān)測(cè)該厚度；然后通過紫外固 化膠，將經(jīng)過上述處理的襯底與一片適合大小的玻璃片黏合在一起，實(shí)現(xiàn) 封裝。基于圖2所述的制作有機(jī)電致發(fā)光元件的方法流程圖，以下結(jié)合具體 的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明制作有機(jī)電致發(fā)光元件的方法進(jìn)一步詳細(xì)說明。本實(shí)施例制作有機(jī)電致發(fā)光元件的具體步驟如下步驟1:圖形化ITO陽極102。其目的是在一較大基底上制作象素點(diǎn)， 以形成發(fā)光點(diǎn)。所述基底為透明基底，常規(guī)下采用ITO玻璃，但本發(fā)明不 限于采用ITO玻璃，因?yàn)楸景l(fā)明的根本在于加入一層絕緣層材料，提高器 件的效率。ITO玻璃為目前顯示器上最常用的基底，即在平整的玻璃基板上有一 層100nm左右厚的ITO層。為了圖形化ITO玻璃，需要進(jìn)行一次光刻， 用光刻膠形成需要的圖形，然后通過濕法腐蝕或干法刻蝕，并去膠，得到 圖形化的ITO。當(dāng)制作出帶有圖形的ITO層后，ITO作為陽極。步驟2:蒸鍍金屬層。該鋁層的厚度為納米量級(jí)，并且在此厚度下，該金屬層是不連續(xù)的。在步驟1所述的圖形化的ITO層上蒸鍍金屬鋁層，具體工藝條件為在5xlO-5Pa的真空下，以O(shè).Olnm/s的速度蒸鍍?cè)摻饘?層，金屬層的厚度為0.3nm。通過真空蒸鍍儀器的晶振裝置來控制該厚度。 (這里描述了蒸鍍金屬鋁，以及所需要的鋁的厚度，以實(shí)驗(yàn)為基準(zhǔn)。而且 控制該厚度是需要真空蒸鍍儀器自帶的設(shè)備來控制，無法進(jìn)行其他方式的 檢測(cè)。但可以通過XPS來證明該層的存在)步驟3:對(duì)步驟2中的襯底進(jìn)行氧等離子處理，具體工藝條件為在 7Pa的氧氣氛圍下，以10W的功率，對(duì)襯底處理60s，使該鋁層徹底氧化 為三氧化二鋁103。其目的在于使金屬氧化的同時(shí)，提高陽極表明的功函 數(shù)，因此，該步驟需要滿足這兩個(gè)條件(即要將金屬氧化，提高襯底的功 函數(shù))。步驟4:蒸鍍有機(jī)化合物NPB層104。該NPB為空穴傳輸層。在經(jīng) 過上述步驟的襯底上蒸鍍NPB材料，具體工藝條件為在8xlO-3Pa的真 空下，以0.3nm/s的速度蒸鍍?cè)搶?，厚度?0nm。通過真空蒸鍍儀器的晶 振來監(jiān)測(cè)該厚度。NPB為最常用的用于有機(jī)電致發(fā)光元件的有機(jī)材料之 一 ， 其全名為a-naphtylphenylipheny 1 diamine ， 無中文名。步驟5:蒸鍍有機(jī)化合物Alq3層105。該Alq3層為發(fā)光層。在經(jīng)過 上述步驟4的襯底上蒸鍍?cè)摬牧螦lq3，即105，具體工藝條件為在 8xlO-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度蒸鍍?cè)搶?，厚度?0nm。通過真 空蒸鍍儀器的晶振來監(jiān)測(cè)該厚度。Alq3也是最常用的用于有機(jī)電致發(fā)光元 件的材料之一，其全名為tris-8勿droxyquinoline aluminum, 無正式中文 名，可以翻譯為八羥基喹啉鋁。步驟6:蒸鍍鎂銀合金金屬陰極106。在經(jīng)過上述步驟5的襯底上蒸鍍鎂銀合金金屬電極106，具體工藝條件為在8xlO-3Pa的真空下，以 0.3nm/s的速度蒸鍍?cè)搶?。厚度?00nm。通過真空蒸鍍儀器的晶振來監(jiān) 測(cè)該厚度。步驟7:封裝。通過紫外固化膠，將經(jīng)過上述1 6步驟處理的襯底與 一片適合大小的玻璃片黏合在一起。在本發(fā)明所舉的這個(gè)實(shí)施例中，金屬氧化物的作用在于可以降低ITO 陽極與第一次有機(jī)化合物之間對(duì)于空穴的勢(shì)壘高度，因此可以降低有機(jī)電 致發(fā)光元件的開啟電壓；同時(shí)，由于絕緣性質(zhì)的三氧化二鋁的存在，進(jìn)一 步阻止了電子從有機(jī)層躍遷到ITO陽極的過程，從而使得電子和空穴在有 機(jī)層中的復(fù)合幾率大大增加，進(jìn)而提高有機(jī)電致發(fā)光元件的工作效率。其 中，該絕緣性知的金屬氧化物膜層也可以為其他帶有絕緣性質(zhì)的金屬氧化 構(gòu)成。在本發(fā)明所舉的這個(gè)實(shí)施例中，有機(jī)電致發(fā)光元件包括兩層有機(jī)化合 物薄膜層，即有機(jī)化合物NPB層104和有機(jī)化合物Alq3層105，其中有 機(jī)化合物Alq3層105為發(fā)光層。在實(shí)際應(yīng)用中，有機(jī)電致發(fā)光元件也可 以僅包括一層可以作為發(fā)光層的有機(jī)化合物薄膜層，如有機(jī)化合物Alq3 層；也可以包含多層有機(jī)化合物薄膜層，但其中一層應(yīng)為發(fā)光層。這樣的 技術(shù)方案與本發(fā)明提供的技術(shù)方案在技術(shù)思路上是一致的，應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行 了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種有機(jī)電致發(fā)光元件，包括陰極層和陽極層，以及夾在陰極層與陽極層之間的至少一層有機(jī)化合物薄膜，其特征在于，該有機(jī)電致發(fā)光元件還包括一金屬氧化物薄膜層，位于陽極層與有機(jī)化合物薄膜層之間，緊鄰陽極層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，所述金 屬氧化物薄膜層為絕緣材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，所述金 屬氧化物薄膜層的厚度為納米級(jí)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，所述有 機(jī)化合物薄膜至少包含一層發(fā)光層材料薄膜。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于， 當(dāng)該有機(jī)電致發(fā)光元件僅包括一層有機(jī)化合物薄膜時(shí)，該有機(jī)化合物薄膜層為發(fā)光層材料；當(dāng)該有機(jī)電致發(fā)光元件包括多層有機(jī)化合物薄膜時(shí)，該有機(jī)化合物薄 膜層中包含有一層發(fā)光層材料。
6、 一種制作有機(jī)電致發(fā)光元件的方法，其特征在于，該方法包括A、 在陽極襯底上制作納米級(jí)的金屬氧化物薄膜層；B、 對(duì)制作的金屬氧化物薄膜層進(jìn)行徹底氧化處理；C、 在氧化后的金屬氧化物薄膜層上制作有機(jī)化合物薄膜層；D、蒸鍍金屬陰極并封裝。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作有機(jī)電致發(fā)光元件的方法，其特征在 于，所述步驟A包括在銦錫氧化物薄膜ITO玻璃基底上涂一層光刻膠，通過濕法腐蝕或干 法刻蝕，然后去膠，得到圖形化的ITO作為陽極襯底；在圖形化的ITO上蒸鍍金屬鋁層，工藝條件為在5Xl(^Pa的真空 下，以0.01nm/s的速度進(jìn)行蒸鍍，金屬鋁層的厚度為0.3nm，通過真空蒸 鍍儀器的晶振裝置來控制該厚度。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作有機(jī)電致發(fā)光元件的方法，其特征在 于，步驟B中所述徹底氧化處理采用氧等離子或紫外線照射產(chǎn)生的臭氧對(duì) 金屬氧化物薄膜層進(jìn)行氧化處理，其中采用氧等離子的工藝條件為在7Pa 的氧氣氛圍下，以10W的功率，對(duì)金屬氧化物薄膜層處理60秒，使該鋁 層徹底氧化為三氧化二鋁。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作有機(jī)電致發(fā)光元件的方法，其特征在 于，所述步驟C包括在氧化后的金屬氧化物薄膜層上蒸鍍芳香旗二胺類衍生物NPB材料 層，工藝條件為在8Xl(^Pa的真空下，以0.3nm/s的速度進(jìn)行蒸鍍，厚 度為50nm，通過真空蒸鍍儀器的晶振來監(jiān)測(cè)該厚度；在NPB材料層上蒸鍍發(fā)光層材料Alq3，工藝條件為在8X10^Pa的 真空下，以0.3nm/s的速度進(jìn)行蒸鍍，厚度為50nm，通過真空蒸鍍儀器的 晶振來監(jiān)測(cè)該厚度。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作有機(jī)電致發(fā)光元件的方法，其特征在于，所述步驟D包括在制作的有機(jī)化合物薄膜層上蒸鍍鎂銀合金金屬電極，工藝條件為在8Xl(^Pa的真空下，以0.3nm/s的速度進(jìn)行蒸鍍，厚度為100nm，通過真空蒸鍍儀器的晶振來監(jiān)測(cè)該厚度；然后通過紫外固化膠，將經(jīng)過上述處理的襯底與一片適合大小的玻璃 片黏合在一起，實(shí)現(xiàn)封裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及有機(jī)電致發(fā)光元件技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種有機(jī)電致發(fā)光元件，包括陰極層和陽極層，以及夾在陰極層與陽極層之間的至少一層有機(jī)化合物薄膜，還包括一金屬氧化物薄膜層，位于陽極層與有機(jī)化合物薄膜層之間，緊鄰陽極層。本發(fā)明同時(shí)公開了一種制作有機(jī)電致發(fā)光元件的方法，該方法包括A、在陽極襯底上制作納米級(jí)的金屬氧化物薄膜層；B、對(duì)制作的金屬氧化物薄膜層進(jìn)行徹底氧化處理；C、在氧化后的金屬氧化物薄膜層上制作有機(jī)化合物薄膜層；D、蒸鍍金屬陰極并封裝。利用本發(fā)明，有效的提高了有機(jī)電致發(fā)光元件的工作效率，降低了有機(jī)電致發(fā)光元件的閾值電壓。
文檔編號(hào)H01L51/56GK101276882SQ20071006486
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者明 劉, 李大勇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所