專(zhuān)利名稱(chēng)：有機(jī)電致發(fā)光裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)電致發(fā)光裝置及其制備方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有長(zhǎng)壽命和低功耗的電致發(fā)光裝置及其制備方法。
2.相關(guān)技術(shù)的說(shuō)明有機(jī)電致發(fā)光(EL)裝置為自發(fā)射性。也就是說(shuō)，當(dāng)電壓施加于插入在陽(yáng)極和陰極之間的有機(jī)層時(shí)，電子和空穴在有機(jī)層結(jié)合，因而發(fā)光。有機(jī)EL裝置可以用來(lái)形成信息顯示裝置，其具有高的分辨率、快的響應(yīng)時(shí)間、寬的視角、輕便且薄。有機(jī)EL裝置具有廣泛的用途，包括移動(dòng)電話(huà)、高終端信息顯示裝置等等。
有機(jī)EL裝置已經(jīng)發(fā)展到這種程度在工業(yè)市場(chǎng)和學(xué)術(shù)領(lǐng)域與薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)競(jìng)爭(zhēng)。但是，有機(jī)EL裝置存在許多阻止其優(yōu)質(zhì)發(fā)展、大規(guī)模生產(chǎn)的問(wèn)題，如低效率、壽命短且功耗高。這些問(wèn)題必須解決。
發(fā)明綜述本發(fā)明提供一種在不限定發(fā)光材料類(lèi)型下，具有低驅(qū)動(dòng)電壓的有機(jī)電致發(fā)光(EL)裝置，其使得功耗降低且壽命增加。
本發(fā)明還提供一種制備所述有機(jī)EL裝置的方法，該方法包括形成由基于碳的化合物形成的緩沖層。在該種情況下，通過(guò)控制緩沖層的厚度，有機(jī)EL裝置的效率和壽命會(huì)進(jìn)一步提高。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種有機(jī)電致發(fā)光裝置，其包括插入在第一電極和第二電極之間的發(fā)射層；該有機(jī)電致發(fā)光裝置包括由基于碳的化合物在發(fā)射層和第一電極之間形成的厚度為0.1nm-100nm的緩沖層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種制備有機(jī)EL裝置的方法，該裝置包括插入在第一電極和第二電極之間的發(fā)射層，該方法包括在發(fā)射層和第一電極之間形成由基于碳的化合物形成的厚度為0.1nm-100nm的緩沖層。
根據(jù)本發(fā)明的再另一方面，提供一種有機(jī)EL裝置，其包括基底；形成在基底上的第一電極；形成在第一電極上的空穴注入層；形成在空穴注入層上的發(fā)射層；和形成在發(fā)射層上的第二電極，其中由基于碳的化合物形成的緩沖層插入在第一電極和空穴注入層之間。
所述的有機(jī)EL裝置還可以包括形成在空穴注入層和發(fā)射層之間的空穴傳輸層，以及形成在空穴注入層和空穴傳輸層之間由基于碳的化合物形成的緩沖層。另外，當(dāng)由基于碳的化合物形成的緩沖層在第一電極和空穴注入層之間形成時(shí)，該空穴注入層可以用基于碳的化合物摻雜。
所述空穴注入層和空穴傳輸層中的至少一個(gè)可以由基于碳的化合物形成。基于100重量份的每層，所述基于碳的化合物量可以為0.005-99.95重量份。
所述有機(jī)EL裝置還可以包括插入在發(fā)射層和第二電極之間的選自空穴阻擋層(hole blocking layer)、電子傳輸層和電子注入層的至少一層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種有機(jī)EL裝置，其包括基底；形成在基底上的第一電極；形成在第一電極上的空穴傳輸層；形成在空穴傳輸層上的發(fā)射層；和形成在發(fā)射層上的第二電極，其中由基于碳的化合物形成的緩沖層插入在第一電極和空穴傳輸層之間。
所述有機(jī)EL裝置還可以包括在發(fā)射層和第二電極之間的選自空穴阻擋層(hole blocking layer)、電子注入層和電子傳輸層的至少一層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種有機(jī)EL裝置，其包括基底；形成在基底上的第一電極；形成在第一電極上的空穴注入層；形成在空穴注入層上的空穴傳輸層；形成在空穴傳輸層上的發(fā)射層；和形成在發(fā)射層上的第二電極，以及由基于碳的化合物形成的緩沖層插入在空穴注入層和空穴傳輸層之間。
該有機(jī)EL裝置還可以包括在電子傳輸層和第二電極之間的電子注入層和空穴阻擋層中的至少一層。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明本發(fā)明的上述和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)參照附圖通過(guò)具體示例性實(shí)施方案的說(shuō)明變得更清晰。其中

圖1-5為按照本發(fā)明實(shí)施方案的有機(jī)EL裝置的截面圖；和圖6為用于本發(fā)明的C60富勒烯的結(jié)構(gòu)。
發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的有機(jī)電致發(fā)光(EL)裝置包括插入在第一電極和第二電極之間的發(fā)射層，以及由基于碳的化合物形成的緩沖層插入在第一電極和發(fā)射層之間。
該有機(jī)EL裝置還可以包括在第一電極(陽(yáng)極)和發(fā)射層之間的空穴注入層，在這種結(jié)構(gòu)中，所述的緩沖層可以形成在第一電極和空穴注入層之間、在空穴注入層和發(fā)射層之間、或者既在第一電極和空穴注入層之間又在空穴注入層和發(fā)射層之間。
另外，該有機(jī)EL裝置還可以包括插入在第一電極和發(fā)射層之間的空穴傳輸層，在這種結(jié)構(gòu)中，所述的緩沖層可以形成在第一電極和空穴傳輸層之間、在空穴傳輸層和發(fā)射層之間、或者既在第一電極和空穴傳輸層之間又在空穴傳輸層和發(fā)射層之間。
另外，該有機(jī)EL裝置還可以包括順序形成在第一電極和發(fā)射層之間的空穴注入層和空穴傳輸層，在這種結(jié)構(gòu)中，所述的緩沖層可以形成在第一電極和空穴注入層、空穴注入層和空穴傳輸層、以及空穴傳輸層和發(fā)射層的組合中的至少一個(gè)之間。
如上所述，通過(guò)在第一電極和發(fā)射層之間包括由基于碳的化合物形成的緩沖層，該薄膜形式的有機(jī)EL裝置的形態(tài)不會(huì)改變，該有機(jī)EL裝置的顏色坐標(biāo)也不會(huì)改變，同時(shí)，用作第一電極的ITO電極和空穴注入層之間的界面能帶隙發(fā)生改變，使得空穴更容易從ITO電極注入到空穴注入層上，因而降低了驅(qū)動(dòng)電壓。另外，穩(wěn)固地形成在用作第一電極的ITO電極和空穴注入層之間的緩沖層有助于所述有機(jī)EL裝置的長(zhǎng)壽命。
所述緩沖層的厚度可以為0.1-100nm、優(yōu)選1-10nm、更優(yōu)選5-8nm。當(dāng)緩沖層的厚度低于0.1nm時(shí)，有機(jī)電致發(fā)光裝置的特性不能改善。當(dāng)緩沖層的厚度大于100nm時(shí)，有機(jī)電致發(fā)光裝置的特性，如壽命、對(duì)比度等會(huì)得到改善，但是驅(qū)動(dòng)電壓電壓降的寬度會(huì)飽和或者電壓增益的寬度會(huì)降低。
如上所述，按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的有機(jī)EL裝置包括由諸如富勒烯的基于碳的化合物形成的緩沖層，其插入在第一電極和空穴注入層之間、在空穴注入層和空穴傳輸層之間、和/或在第一電極和空穴傳輸層之間?；蛘?，由基于碳的化合物形成的緩沖層可以形成在第一電極和空穴注入層之間、在第一電極和空穴傳輸層之間、和/或在空穴注入層和空穴傳輸層之間。在該種情況下，所述的空穴注入層和/或空穴傳輸層用基于碳的化合物摻雜?；蛘?，電子傳輸層用基于碳的化合物摻雜?；蛘?，摻雜基于碳的化合物的緩沖層形成在第一電極和空穴注入層之間和/或在第一電極和空穴傳輸層之間，并且電子傳輸層用基于碳的化合物摻雜。
所述基于碳的化合物沒(méi)有限制，但是可以是含有金屬的基于碳的配合物，也就是，含有60-500碳原子的碳的同素異形體與金屬的配合物?；谔嫉幕衔锟梢詾橹辽僖环N選自下列的化合物富勒烯、含有金屬的富勒烯配合物、碳納米管、碳纖維、炭黑、石墨、卡賓碳(carbine)、MgC60、CaC60和SrC60。所述的基于碳的化合物優(yōu)選為具有圖6所示結(jié)構(gòu)的富勒烯。
富勒烯(也稱(chēng)為巴基球(buckyballs))通過(guò)下述方式形成在真空中用強(qiáng)激光照射石墨，使得碳原子從石墨表面分離并且分離的碳原子結(jié)合形成一種新的結(jié)構(gòu)。富勒烯的實(shí)例包括60個(gè)碳原子形成的C60，C70、C76、C84等等。
同時(shí)，在用作陽(yáng)極的ITO電極和空穴注入層之間的緩沖層包括基于碳的化合物，所述空穴注入層和/或空穴傳輸層或者電子傳輸層可以摻雜有基于碳的化合物。基于100重量份的所述空穴注入層、空穴傳輸層或電子傳輸層，該基于碳的化合物可以摻雜0.005-99.95重量份。當(dāng)基于碳的化合物的用量出離上述范圍時(shí)，有機(jī)EL裝置的性能的提高就微不足道了。
圖1-5為按照本發(fā)明實(shí)施方案的有機(jī)EL裝置的截面圖。
參照?qǐng)D1，第一電極10沉積在基底20上，空穴注入層11沉積在第一電極10上，且發(fā)射層12和第二電極13依次沉積在空穴注入層11上。由基于碳的化合物形成的緩沖層14插入在第一電極10和空穴注入層11之間。所述空穴注入層11可以用基于碳的化合物摻雜。
參照?qǐng)D2，該有機(jī)EL裝置包括沉積在基底20上的第一電極10；依次沉積在第一電極10上的空穴注入層11和空穴傳輸層16；依次沉積在空穴傳輸層16上的且發(fā)射層12和第二電極13；且插入在空穴注入層11和空穴傳輸層16之間由基于碳的化合物形成的緩沖層14。
圖3所示的有機(jī)EL裝置具有與圖1所述有機(jī)EL裝置相同的結(jié)構(gòu)，除了空穴傳輸層16插入在空穴注入層11和發(fā)射層12之間。
圖4所示的有機(jī)EL裝置包括沉積在基底20上的第一電極10，依次沉積在第一電極10上由基于碳的化合物形成的緩沖層12和空穴傳輸層14，且依次沉積在空穴傳輸層14上的發(fā)射層12和第二電極13。
圖5所示的有機(jī)EL裝置具有與圖3所述的有機(jī)EL裝置相同的結(jié)構(gòu)，不同的是電子傳輸層17和電子注入層18依次形成在發(fā)射層12和第二電極13之間?？昭ㄗ⑷雽?1和/或空穴傳輸層16或者電子傳輸層17可以用基于碳的化合物摻雜。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的有機(jī)EL裝置還可以包括空穴阻擋層或者用來(lái)改善層間界面性能的中間層，它們沒(méi)有在圖中顯示。
制備按照?qǐng)D5所示的本發(fā)明實(shí)施方案的有機(jī)EL裝置的方法將在下面描述。
圖案化的第一電極10沉積在基底20上。該基底為用于常規(guī)有機(jī)EL裝置的基底、玻璃基底或者透明的塑料基底，基底為透明且防水的，具有光滑的表面并且易于處理。所述的基底具有0.3-1.1mm的厚度。
所述的第一電極10可以由導(dǎo)電金屬或其氧化物形成，其使得空穴易于注入到第一電極10上。所述的導(dǎo)電金屬或其氧化物可以為銦錫氧化物(Lindium TinOxide)(ITO)、銦鋅氧化物(Lindium Zinc Oxide)(IZO)、鎳、鉑、金或銥等等。
所得的基底用諸如異丙醇(IPA)和丙酮的有機(jī)溶劑清洗，然后用UV/臭氧處理。
緩沖層14形成在清洗后的基底的第一電極10上，使用任何本領(lǐng)域常用的方法，例如，沉積法。用于形成緩沖層12的基于碳的化合物可以包括至少一種選自下列的化合物富勒烯、含有金屬的富勒烯基配合物、碳納米管、碳纖維、炭黑、石墨、卡賓碳、MgC60、CaC60和SrC60。例如，用于形成緩沖層12的基于碳的化合物可以為富勒烯。
另外，緩沖層12可以在真空條件下以0.01-0.2nm/s的沉積速率形成1nm-10nm的厚度。特別是，當(dāng)緩沖層12形成1-5nm的厚度時(shí)，沉積速率可以為0.01-0.05nm/s。當(dāng)緩沖層12形成5-10nm的厚度時(shí)，沉積速率可以為0.05-0.2nm/s。以上述沉積速率的緩沖層形成影響了有機(jī)EL裝置的效率和壽命，這應(yīng)該是由于形態(tài)學(xué)的細(xì)微變化所引起的。這種情況會(huì)在下述的實(shí)施例和對(duì)比例中得到證實(shí)。
隨后，空穴注入材料被真空熱沉積或旋涂在緩沖層14上形成空穴注入層11。所述的空穴注入層11降低了第一電極10和發(fā)射層之間的接觸電阻并且增加了從第一電極10往發(fā)射層的空穴傳輸能力。因而，該有機(jī)EL裝置的驅(qū)動(dòng)電壓降低，且該有機(jī)EL裝置的壽命增加。
空穴注入層11可以具有30-150nm的厚度。當(dāng)空穴注入層11的厚度低于30nm時(shí)，該有機(jī)EL裝置的壽命和可靠性會(huì)減少，并且在無(wú)源矩陣型(passivematrix type)有機(jī)EL裝置中會(huì)發(fā)生分辨率不足，這是不希望的。當(dāng)空穴注入層11的厚度大于150nm時(shí)，裝置的驅(qū)動(dòng)電壓增加，這也是不希望的。
空穴注入層11可以由銅酞菁(CuPc)；諸如TCTA、m-MTDATA、IDE406(得自Idemitz.Co)的星爆(starburst)型胺等形成。當(dāng)然，空穴注入層11也可以由其它材料形成。
空穴傳輸材料被真空熱沉積或旋涂在按照上述方法形成的空穴注入層11上，形成了空穴傳輸層16。所述空穴傳輸材料可以為N，N’-雙(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基-[1，1-聯(lián)苯基]-4，4’-二胺(TPD)、N，N’-二(萘1-基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺(α-NPD)、IDE320(得自Idmitz Co.)等等，但是不限定于此?？昭▊鬏攲?1的厚度可為10-40nm。當(dāng)空穴傳輸層11的厚度低于10nm時(shí)，由于厚度太小而使空穴傳輸能力降低，這是不希望的。當(dāng)空穴傳輸層11的厚度大于40nm時(shí)，裝置的驅(qū)動(dòng)電壓增加，這也是不希望的。
接著，通過(guò)真空熱沉積或旋涂，在空穴傳輸層16上形成發(fā)射層12。
發(fā)射層12可以由下述物質(zhì)形成鋁配合物，如Alq3(三(8-羥基喹啉)-鋁)、BAlq、Salq和Almq3；Ga的配合物，如Gaq’2OPiv、Gaq’2OAc和2(Gaq’2)；芴；聚對(duì)亞苯基亞乙烯基或其衍生物；聯(lián)苯衍生物；基于聚芴的螺旋形聚合物等等。
所述的發(fā)射層12可以具有15-60nm的厚度，優(yōu)選為30-50nm。當(dāng)發(fā)射層12變厚時(shí)，裝置的驅(qū)動(dòng)電壓增加。因而，厚度大于60nm的發(fā)射層12不能用在有機(jī)EL裝置中。
任選地，空穴阻擋層(圖5中沒(méi)有顯示)還可以形成在發(fā)射層12上。該空穴阻擋層通過(guò)在發(fā)射層12上真空沉積空穴阻擋材料形成，或者通過(guò)用空穴阻擋材料旋涂發(fā)射層12來(lái)形成。所述的空穴阻擋材料可以具有電子傳輸能力，且其電離電位大于發(fā)射材料的電離電位。所述空穴阻擋材料可以為雙(2-甲基-8-羥基喹啉)-(對(duì)-苯基酚)-鋁(Balq)、浴銅靈(BCP)、三(N-芳基苯并咪唑)(TPBI)等，但是不限定于此。空穴阻擋層的厚度可以為3-7nm。當(dāng)空穴阻擋層的厚度低于3nm時(shí)，空穴阻擋能力會(huì)變?nèi)?，這是不希望的。當(dāng)空穴阻擋層厚度大于7nm時(shí)，裝置的驅(qū)動(dòng)電壓增加，這也是不希望的。
電子傳輸層17通過(guò)在空穴阻擋層上真空沉積電子傳輸材料來(lái)形成，或者通過(guò)用電子傳輸材料旋涂空穴阻擋層來(lái)形成。所述的電子傳輸材料可以為Alq3，但是不限定于此。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，由基于碳的化合物形成的緩沖層14可以插入在陽(yáng)極10和空穴注入層11之間。另外，空穴注入層11和/或空穴傳輸層16或者電子傳輸層17可以用基于碳的化合物摻雜。
也就是說(shuō)，基于碳的化合物沉積在陽(yáng)極10和空穴注入層11之間形成緩沖層14；并且空穴注入層11和/或空穴傳輸層16或者電子傳輸層17通過(guò)空穴注入材料、空穴傳輸材料或電子傳輸材料與基于碳的化合物的真空熱共沉積來(lái)形成?；?00重量份的空穴注入層、空穴傳輸層或電子傳輸層，基于碳的化合物的含量為0.005-99.95重量份。
電子傳輸層17的厚度可以為15-60nm。當(dāng)電子傳輸層17的厚度低于15nm時(shí)，電子傳輸能力下降，這是不希望的。當(dāng)電子傳輸層17的厚度大于60nm時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓增加，這也是不希望的。
另外，電子注入層18可以任選地形成在電子傳輸層17上。所述的電子注入層18可以由LiF、NaCl、CsF、Li2O、BaO、Liq等形成。電子注入層18的厚度為0.5-2nm。當(dāng)電子注入層18的厚度低于0.5nm時(shí)，電子注入能力下降，這是不希望的。當(dāng)電子注入層18的厚度大于2nm時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓增加，這也是不希望的。
接著，陰極金屬真空熱沉積在電子注入層18上形成陰極，這就是第二電極13。結(jié)果，有機(jī)EL裝置完全形成。
所述的陰極金屬可以為L(zhǎng)i、Mg、Al、Al-Li、Ca、Mg-In、Mg-Ag等。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的有機(jī)EL裝置包括陽(yáng)極、空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)射層、電子傳輸層、電子注入層、陰極，并且如果需要，還可以包括一個(gè)或兩個(gè)中間層。另外，所述的有機(jī)EL裝置還可以包括電子阻擋層。
本發(fā)明將參照下述實(shí)施例進(jìn)行更具體的描述。下述實(shí)施例用來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行舉例說(shuō)明，但是不用于限定本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1將得自Corning Co的15Ω/cm2(120nm)的玻璃基底切成50mm×50mm×0.7mm的尺寸，在異丙醇中用超聲波清洗5分鐘，在純水中用超聲波清洗5分鐘，并且使用UV和臭氧清洗30分鐘。所得物用作陽(yáng)極。在有機(jī)EL裝置的制備方法中，清洗過(guò)的ITO玻璃基底在0.1毫托的壓力下等離子處理9分鐘。
Buckminster富勒烯(C60)在10-6托的壓力下以0.01nm/s的沉積速率沉積在基底上形成厚度為3nm的緩沖層。然后，IDE406(得自Idemitz Co.)真空熱沉積在緩沖層上形成厚度為70nm的空穴注入層。接著，NPD真空熱沉積在空穴注入層上形成厚度為15nm的空穴傳輸層。
隨后，摻雜有C545T的Alq3真空熱沉積在空穴傳輸層上形成厚度約35nm的綠色發(fā)射層。接著，作為電子傳輸材料的Alg3沉積在發(fā)射層上形成厚度為25nm的電子傳輸層。
LiF真空沉積在電子傳輸層上形成1nm厚度的電子注入層且Al沉積在電子注入層上形成厚度為80nm的陰極，從而形成了LiF/Al電極。結(jié)果，制備出有機(jī)EL裝置。
實(shí)施例2將得自Corning Co的15Ω/cm2(120nm)的玻璃基底切成50mm×50mm×0.7mm的尺寸，在異丙醇中用超聲波清洗5分鐘，在純水中用超聲波清洗5分鐘，并且使用UV和臭氧清洗30分鐘。所得物用作陽(yáng)極。在有機(jī)EL裝置的制備方法中，清洗過(guò)的ITO玻璃基底在0.1毫托的壓力下等離子處理9分鐘。
Buckminster富勒烯(C60)在10-6托的壓力下以0.05nm/s的沉積速率沉積在基底上形成厚度為3nm的緩沖層。接著，NPD真空熱沉積在緩沖層上厚度為15nm形成空穴傳輸層。
隨后，摻雜有C545T的Alq3真空熱沉積在空穴傳輸層上形成厚度約35nm的綠色發(fā)射層。接著，作為電子傳輸材料的Alg3沉積在發(fā)射層上形成厚度為25nm的電子傳輸層。
LiF真空沉積在電子傳輸層上形成1nm厚度的電子注入層，且Al沉積在電子注入層上形成厚度為80nm的陰極，從而形成了LiF/Al電極。結(jié)果，制備出有機(jī)EL裝置。
實(shí)施例3用與實(shí)施例1相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了以0.1nm/s的沉積速率將緩沖層沉積為3nm的厚度。
實(shí)施例4用與實(shí)施例2相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了以0.2nm/s的沉積速率將緩沖層沉積為3nm的厚度。
實(shí)施例5用與實(shí)施例1相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了以0.01nm/s的沉積速率將緩沖層沉積為7nm的厚度。
實(shí)施例6
用與實(shí)施例2相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了以0.05nm/s的沉積速率將緩沖層沉積為7nm的厚度。
實(shí)施例7用與實(shí)施例1相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了以0.1nm/s的沉積速率將緩沖層沉積為7nm的厚度。
實(shí)施例8用與實(shí)施例2相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了以0.2nm/s的沉積速率將緩沖層沉積為7nm的厚度。
對(duì)比實(shí)施例1用與實(shí)施例1相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了以0.05nm/s的沉積速率將緩沖層沉積為15nm的厚度。
對(duì)比實(shí)施例2用與實(shí)施例2相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了以0.05nm/s的沉積速率將緩沖層沉積為15nm的厚度。
對(duì)比實(shí)施例3用與實(shí)施例1相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了以0.05nm/s的沉積速率將緩沖層沉積為30nm的厚度。
對(duì)比實(shí)施例4用與實(shí)施例2相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了以0.3nm/s的沉積速率將緩沖層沉積為30nm的厚度。
測(cè)試用實(shí)施例1按照下述方法，測(cè)試實(shí)施例1-8和對(duì)比實(shí)施例1-4制備的有機(jī)EL裝置的驅(qū)動(dòng)電壓、效率(電流密度)以及半衰期，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
亮度使用BM5A(Topcon Co.)測(cè)試驅(qū)動(dòng)電壓使用得自Keithley Co.的238HIGH CURRENT SOURCEMEASURE UNIT測(cè)試。
電流密度在10-100mA/cm2范圍內(nèi)，當(dāng)直流(DC)以10mA/cm2增加時(shí)，測(cè)試各個(gè)裝置的9個(gè)或更多的點(diǎn)。
半衰期在DC為50mA/cm2下，當(dāng)各個(gè)有機(jī)EL裝置的起始亮度降低到它的50％時(shí)，測(cè)量需要的時(shí)間。使用至少三個(gè)相同的裝置測(cè)試再現(xiàn)性。
表1

參照表1，可以看出實(shí)施例1-8的有機(jī)EL裝置比對(duì)比實(shí)施例1-4的有機(jī)EL裝置具有更低的驅(qū)動(dòng)電壓、更好的發(fā)光效率和更長(zhǎng)的壽命。
實(shí)施例9將帶有ITO電極的玻璃基底(得自Corning Co，表面電阻15Ω/cm2，厚度為120nm)切成50mm×50mm×0.7mm的尺寸，在異丙醇中用超聲波清洗5分鐘，在純水中用超聲波清洗5分鐘，并且使用UV和臭氧清洗30分鐘，所得物用作陽(yáng)極。得到的帶有ITO電極的玻璃基底在0.1毫托或更低的壓力下等離子處理9分鐘。
Buckminster富勒烯真空熱沉積在等離子處理過(guò)的基底上形成厚度為1nm的緩沖層。隨后，IDE406(得自Idemitz Co.)真空熱沉積在緩沖層上形成厚度為70nm的空穴注入層。接著，NPD真空熱沉積在空穴注入層上形成厚度為15nm的空穴傳輸層。
IDE 140(Idemitz Co.)真空熱沉積在空穴傳輸層上形成厚度約為30nm的藍(lán)色發(fā)射層。接著，作為電子傳輸材料的Alg3沉積在發(fā)射層上形成厚度為25nm的電子傳輸層。
LiF真空沉積在電子傳輸層上形成1nm厚度的電子注入層，且Al沉積在電子注入層上形成厚度為80nm的陰極，從而形成了LiF/Al電極。結(jié)果，制備出有機(jī)EL裝置。
實(shí)施例10-14用與實(shí)施例9相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了緩沖層分別具有2、3.5、5、6.5或8nm的厚度。
實(shí)施例15將帶有ITO電極的玻璃基底(得自Corning Co，表面電阻15Ω/cm2，厚度為120nm)切成50mm×50mm×0.7mm的尺寸，在異丙醇中用超聲波清洗5分鐘，在純水中用超聲波清洗5分鐘，并且使用UV和臭氧清洗30分鐘，所得物用作陽(yáng)極。得到的ITO玻璃基底在0.1毫托和更低的壓力下等離子處理9分鐘。
Buckminster富勒烯真空熱沉積在等離子處理過(guò)的基底上形成厚度為5nm的緩沖層。隨后，IDE406(得自Idemitz Co.)真空熱沉積在緩沖層上形成厚度為70nm的空穴注入層。接著，NPD真空熱沉積在空穴注入層上形成厚度為15nm的空穴傳輸層。
C545T和Alq3共沉積在空穴傳輸層上形成厚度約35nm的綠色發(fā)射層，接著，作為電子傳輸材料的Alq3沉積在綠色發(fā)射層上形成厚度為25nm的電子傳輸層。
LiF真空沉積在電子傳輸層上形成1nm厚度的電子注入層，且Al沉積在電子注入層上形成厚度為100nm的陰極，從而形成了LiF/Al電極。結(jié)果，制備出有機(jī)EL裝置。
實(shí)施例16和17按照實(shí)施例15相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了緩沖層分別具有6.5和8nm的厚度。
實(shí)施例18將帶有ITO電極的玻璃基底(得自Corning Co，表面電阻15Ω/cm2，厚度為120nm)切成50mm×50mm×0.7mm的尺寸，在異丙醇中用超聲波清洗5分鐘，在純水中用超聲波清洗5分鐘，并且使用UV和臭氧清洗30分鐘。所得物用作陽(yáng)極。得到的ITO玻璃基底在0.1毫托和更低的壓力下等離子處理9分鐘。
Buckminster富勒烯真空熱沉積在等離子處理過(guò)的基底上形成厚度為5nm的緩沖層。隨后，IDE406(得自Idemitz Co.)真空熱沉積在緩沖層上形成厚度為70nm的空穴注入層。接著，NPD真空熱沉積在空穴注入層上形成厚度為15nm的空穴傳輸層。
DCJTB和Alq3共沉積在空穴傳輸層上形成厚度約35nm的紅色發(fā)射層。接著，作為電子傳輸材料的Alq3沉積在紅色發(fā)射層上形成厚度為25nm的電子傳輸層。
LiF真空沉積在電子傳輸層上1nm厚度形成電子注入層，且Al沉積在電子注入層上厚度為100nm形成陰極，從而形成了LiF/Al電極。結(jié)果，制備出有機(jī)EL裝置。
實(shí)施例19和20用與實(shí)施例15相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了緩沖層分別具有6.5和8nm的厚度。
對(duì)比實(shí)施例5用與實(shí)施例9相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了不形成緩沖層。
對(duì)比實(shí)施例6用與實(shí)施例15相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了不形成緩沖層。
對(duì)比實(shí)施例7用與實(shí)施例18相同的方法制備有機(jī)EL裝置，除了不形成緩沖層。
測(cè)定按照實(shí)施例9-14和對(duì)比實(shí)施例5制備的有機(jī)EL裝置的驅(qū)動(dòng)電壓、效率和半衰期。結(jié)果見(jiàn)下表2所示。
1)初始特性使用BM5A(得自Topcon Co.)測(cè)試亮度，且使用238HIGH CURRENTSOURCE MEASURE UNIT(得自Keithley)測(cè)試驅(qū)動(dòng)電壓。施加在設(shè)備上直流(DC)密度在10-100mA/cm2的范圍內(nèi)，且以10mA/cm2增長(zhǎng)。每個(gè)設(shè)備至少測(cè)試9個(gè)點(diǎn)。再現(xiàn)性測(cè)試多于9次，且初始特性的偏差為5％或更小。
2)半衰期在DC為50mA/cm2下，通過(guò)測(cè)量起始亮度損失到50％的時(shí)間來(lái)得到半衰期。測(cè)量至少三個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)的裝置的壽命的再現(xiàn)性。
表2

參照表2，可以看出盡管根據(jù)實(shí)施例9-14的有機(jī)EL裝置的效率與根據(jù)對(duì)比實(shí)施例5的有機(jī)EL裝置的幾乎相同，但是根據(jù)實(shí)施例9-14的有機(jī)EL裝置的驅(qū)動(dòng)電壓為根據(jù)對(duì)比實(shí)施例5的有機(jī)EL裝置的驅(qū)動(dòng)電壓的約80％，并且根據(jù)實(shí)施例9-14的有機(jī)EL裝置的壽命比根據(jù)對(duì)比實(shí)施例6的有機(jī)EL裝置的壽命長(zhǎng)50％。
測(cè)量根據(jù)實(shí)施例15-17以及對(duì)比實(shí)施例6的有機(jī)EL裝置的驅(qū)動(dòng)電壓、效率和半衰期。結(jié)果見(jiàn)表3。
表3

參照表3，盡管根據(jù)實(shí)施例15-17的有機(jī)EL裝置與根據(jù)對(duì)比實(shí)施例6的有機(jī)EL裝置的效率幾乎相同，但是根據(jù)實(shí)施例15-17的有機(jī)EL裝置的驅(qū)動(dòng)電壓為根據(jù)對(duì)比實(shí)施例6的有機(jī)EL裝置的驅(qū)動(dòng)電壓的約80％，并且根據(jù)實(shí)施例15-17的有機(jī)EL裝置的壽命是根據(jù)對(duì)比實(shí)施例6的有機(jī)EL裝置的壽命的25％。
測(cè)量根據(jù)實(shí)施例18-20以及對(duì)比實(shí)施例7的有機(jī)EL裝置的驅(qū)動(dòng)電壓、效率和半衰期。結(jié)果見(jiàn)表4。
表4

參照表4，盡管根據(jù)實(shí)施例18-20的有機(jī)EL裝置與根據(jù)對(duì)比實(shí)施例7的有機(jī)EL裝置的效率幾乎相同，但是根據(jù)實(shí)施例18-20的有機(jī)EL裝置的驅(qū)動(dòng)電壓為根據(jù)對(duì)比實(shí)施例7的有機(jī)EL裝置的驅(qū)動(dòng)電壓的約80％，并且根據(jù)實(shí)施例18-20的有機(jī)EL裝置的壽命比根據(jù)對(duì)比實(shí)施例7的有機(jī)EL裝置的壽命長(zhǎng)20％。
為了得到更大的驅(qū)動(dòng)電壓和更長(zhǎng)的壽命，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的有機(jī)EL裝置包括由基于碳的化合物，如富勒烯形成的、插入在第一電極和發(fā)射層之間的緩沖層。另外，通過(guò)使用緩沖層的沉積速率控制緩沖層的厚度，可以進(jìn)一步改善所述有機(jī)EL裝置的效率和壽命。
特別地，為了增加驅(qū)動(dòng)電壓并增加壽命而不改變藍(lán)色、綠色和紅色的顏色坐標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的有機(jī)EL裝置包括i)由基于碳的化合物，如富勒烯等形成的緩沖層，其插入在第一電極和空穴注入層之間、在空穴注入層和空穴傳輸層之間和/或在第一電極層和空穴傳輸層之間；ii)插入在第一電極和空穴注入層之間、在第一電極和空穴傳輸層之間和/或在空穴注入層和空穴傳輸層之間的緩沖層，其中空穴注入層和/或空穴傳輸層用基于碳的化合物摻雜；iii)摻雜有基于碳的化合物的電子傳輸層；或者iv)插入在第一電極和空穴注入層之間、在第一電極和空穴傳輸層之間和/或在空穴注入層和空穴傳輸層之間的緩沖層，其中電子傳輸層用基于碳的化合物摻雜。
盡管本發(fā)明參照具體的實(shí)施方案進(jìn)行了特別的顯示和描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能理解在不背離本發(fā)明精神和下述權(quán)利要求規(guī)定的范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明作出各種形式和細(xì)節(jié)上的變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種包含插入在第一電極和第二電極之間的發(fā)射層的有機(jī)電致發(fā)光裝置，該有機(jī)電致發(fā)光裝置包括在發(fā)射層和第一電極之間，由基于碳的化合物形成的厚度為0.1nm-100nm的緩沖層。
2.權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光裝置，還包括在第一電極和發(fā)射層之間的空穴注入層，其中所述緩沖層形成在第一電極和空穴注入層之間或者在空穴注入層和發(fā)射層之間。
3.權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光裝置，還包括在第一電極和發(fā)射層之間的空穴傳輸層，其中所述緩沖層形成在第一電極和空穴傳輸層之間或者在空穴傳輸層和發(fā)射層之間。
4.權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光裝置，還包括依次形成在第一電極和發(fā)射層之間的空穴注入層和空穴傳輸層，其中所述的緩沖層形成在第一電極和空穴注入層、空穴注入層和空穴傳輸層以及空穴傳輸層和發(fā)射層的組合中的至少一個(gè)之間。
5.權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于碳的化合物包括選自富勒烯、含有金屬的基于富勒烯的配合物、碳納米管、碳纖維、炭黑、石墨、卡賓碳、MgC60、CaC60、SrC60的至少一種化合物，以及至少兩種所述化合物。
6.權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光裝置，在發(fā)射層和第二電極之間，還包括選自空穴阻擋層、電子傳輸層和電子注入層中的至少一層。
7.一種有機(jī)電致發(fā)光裝置，其包括基底；形成在基底上的第一電極；形成在第一電極上的空穴注入層；形成在空穴注入層上的發(fā)射層；以及形成在發(fā)射層上的第二電極，其中由基于碳的化合物形成的緩沖層插入在第一電極和空穴注入層之間。
8.權(quán)利要求7的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于碳的化合物包括選自富勒烯、含有金屬的基于富勒烯的配合物、碳納米管、碳纖維、炭黑、石墨、卡賓碳、MgC60、CaC60和SrC60的至少一種化合物。
9.權(quán)利要求7的有機(jī)電致發(fā)光裝置，還包括插入在空穴注入層和發(fā)射層之間的空穴傳輸層。
10.權(quán)利要求3的有機(jī)電致發(fā)光裝置，還包括在空穴注入層和空穴傳輸層之間的由基于碳的化合物形成的緩沖層。
11.權(quán)利要求10的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于碳的化合物包括選自富勒烯、含有金屬的基于富勒烯的配合物、碳納米管、碳纖維、炭黑、石墨、卡賓碳、MgC60、CaC60和SrC60的至少一種化合物。
12.權(quán)利要求7的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中緩沖層的厚度為0.1-100nm。
13.權(quán)利要求7的有機(jī)電致發(fā)光裝置，在發(fā)射層和第二電極之間，還包括選自空穴阻擋層、電子傳輸層和電子注入層中的至少一層。
14.權(quán)利要求7的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于100重量份的空穴注入層，空穴注入層包括0.005-99.95重量份的基于碳的化合物。
15.權(quán)利要求9的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于100重量份的空穴傳輸層，空穴傳輸層包括0.005-99.95重量份的基于碳的化合物。
16.一種有機(jī)電致發(fā)光裝置，包括基底；形成在基底上的第一電極；形成在第一電極上的空穴傳輸層；形成在空穴傳輸層上的發(fā)射層；和形成在發(fā)射層上的第二電極，其中基于碳的化合物形成的緩沖層插入在第一電極和空穴傳輸層之間。
17.權(quán)利要求16的有機(jī)電致發(fā)光裝置，還包括形成在第一電極和緩沖層之間的空穴注入層。
18.權(quán)利要求17的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于100重量份的空穴注入層，空穴注入層包括0.005-99.95重量份的基于碳的化合物。
19.權(quán)利要求16的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于100重量份的空穴傳輸層，空穴傳輸層包括0.005-99.95重量份的基于碳的化合物。
20.權(quán)利要求16的有機(jī)電致發(fā)光裝置，在發(fā)射層和第二電極之間，還包括空穴阻擋層、電子注入層和電子傳輸層中的至少一層。
21.權(quán)利要求16的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中緩沖層的厚度為0.1-100nm。
22.一種有機(jī)電致發(fā)光裝置，包括基底；形成在基底上的第一電極；形成在第一電極上的空穴注入層；形成在空穴注入層上的空穴傳輸層；形成在空穴傳輸層上的發(fā)射層；和形成在發(fā)射層上的第二電極，其中由基于碳的化合物形成的緩沖層插入在空穴注入層和空穴傳輸層之間。
23.權(quán)利要求22的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于碳的化合物包括選自富勒烯、含有金屬的基于富勒烯的配合物、碳納米管、碳纖維、炭黑、石墨、卡賓碳、MgC60、CaC60和SrC60的至少一種化合物。
24.權(quán)利要求22的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中緩沖層的厚度為0.1-100nm。
25.權(quán)利要求22的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于100重量份的空穴注入層，空穴注入層包括0.005-99.95重量份的基于碳的化合物。
26.權(quán)利要求22的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于100重量份的空穴傳輸層，空穴傳輸層包括0.005-99.95重量份的基于碳的化合物。
27.權(quán)利要求22的有機(jī)電致發(fā)光裝置，在發(fā)射層和第二電極之間，還包括空穴阻擋層、電子注入層和電子傳輸層中的至少一層。
28.一種有機(jī)電致發(fā)光裝置，包括基底；形成在基底上的第一電極；形成在第一電極上的發(fā)射層；形成在發(fā)射層上的電子傳輸層；和形成在電子傳輸層上的第二電極；其中電子傳輸層包括電子傳輸材料和基于碳的化合物。
29.權(quán)利要求28的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于碳的化合物包括選自富勒烯、含有金屬的基于富勒烯的配合物、碳納米管、碳纖維、炭黑、石墨、卡賓碳、MgC60、CaC60和SrC60的至少一種化合物。
30.權(quán)利要求28的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中基于100重量份的電子傳輸層，基于碳的化合物的含量為0.005-99.95重量份。
31.權(quán)利要求28的有機(jī)電致發(fā)光裝置，在第一電極和發(fā)射層之間，還包括選自空穴注入層和空穴傳輸層中的至少一層。
32.權(quán)利要求31的有機(jī)電致發(fā)光裝置，還包括在第一電極和空穴注入層之間的、由基于碳的化合物形成的緩沖層。
33.權(quán)利要求28的有機(jī)電致發(fā)光裝置，還包括插入在第一電極和發(fā)射層之間的空穴傳輸層，以及插入在第一電極和空穴傳輸層之間的、由基于碳的化合物形成的緩沖層。
34.權(quán)利要求31的有機(jī)電致發(fā)光裝置，還包括在空穴注入層和空穴傳輸層之間的、由基于碳的化合物形成的緩沖層。
35.權(quán)利要求28的有機(jī)電致發(fā)光裝置，在電子傳輸層和第二電極之間，還包括電子注入層和空穴阻擋層中的至少一層。
36.權(quán)利要求28的有機(jī)電致發(fā)光裝置，其中緩沖層的厚度為0.1-100nm。
37.一種制備包括插入在第一電極和第二電極之間的發(fā)射層的有機(jī)電致發(fā)光裝置的方法，其包括在發(fā)射層和第一電極之間形成厚度為0.1nm-100nm的、由基于碳的化合物形成的緩沖層。
38.權(quán)利要求37的方法，其中緩沖層以0.01nm/s-0.2nm/s的沉積速率來(lái)沉積。
39.權(quán)利要求38的方法，其中緩沖層以0.01nm/s-0.05nm/s的沉積速率來(lái)沉積到1nm-5nm的厚度。
40.權(quán)利要求38的方法，其中緩沖層以0.05nm/s-0.2nm/s的沉積速率來(lái)沉積到5nm-10nm的厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包含插入在第一電極和第二電極之間的發(fā)射層的有機(jī)電致發(fā)光裝置。該裝置包括在發(fā)射層和第一電極之間，由基于碳的化合物形成的厚度為0.1nm－100nm的緩沖層。所述包括由基于碳的化合物形成的緩沖層的有機(jī)電致發(fā)光裝置具有更大的驅(qū)動(dòng)電壓、更高的效率和更長(zhǎng)的壽命，而藍(lán)色、綠色和紅色的顏色坐標(biāo)不會(huì)發(fā)生改變。
文檔編號(hào)H01L51/52GK1783532SQ20051013150
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月11日
發(fā)明者金怠植, 鄭惠仁, 具永謨, 宋沃根, 李俊燁, 千民承, 金美更 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社