專利名稱：發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件，例如適合作為顯示器件的器件。
顯示器件的一種特殊種類是將有機(jī)材料用作光發(fā)射的那些器件。PCT/WO90/13148和US4539507中描述了發(fā)光有機(jī)材料，在此將該兩篇中的內(nèi)容引作參考。這些器件的基本結(jié)構(gòu)是發(fā)光有機(jī)層，例如夾在兩電極之間的聚(對-亞苯基亞乙烯基)(“PPV”)膜。電極之一(陰極)注入負(fù)電荷載流子(電子)，另一個電極(陽極)注入正電荷載流子(空穴)。在有機(jī)層中電子和空穴結(jié)合產(chǎn)生光子。在PCT/WO90/13148中，有機(jī)發(fā)光材料是聚合物。在US4539507中，有機(jī)發(fā)光材料是公知的小分子材料種類，例如(8-羥基喹啉)鋁(“Alq3”)。在實際的器件中，電極之一一般為透明的，以讓光子離開器件。


圖1顯示有機(jī)發(fā)光器件(“OLED”)的典型剖面結(jié)構(gòu)。一般OLED是被制作在玻璃或塑料基底1上的，該玻璃或塑料基底1上覆蓋有例如氧化銦錫(“ITO”)材料的透明陽極2，此材料適合于注入正電荷載流子。這種涂覆的基底適合商業(yè)應(yīng)用。這種涂覆ITO的基底至少被電致發(fā)光有機(jī)材料3的薄膜層和形成適合于注入負(fù)電荷載流子的材料的陰極4的終止層所覆蓋。該陰極一般為金屬或合金。在器件中可以包括其它層，例如以在電極和電致發(fā)光材料之間提高電荷傳輸。
圖2顯示在圖1的器件中的層的能級。在正偏壓下，空穴從陽極2通過且電子從陰極4通過進(jìn)入發(fā)光層是有利的，在發(fā)光層它們結(jié)合。在負(fù)偏壓下，電子從該電極2通過進(jìn)入該發(fā)光層，或空穴從該電極4通過進(jìn)入該發(fā)光層2是不利的。因此，該器件起到二極管的作用。
OLED性能的重要量度是壽命、功率和開啟電壓。已經(jīng)認(rèn)識到，通常通過間歇地驅(qū)動或甚至通過在陽極和陰極之間提供暫時反轉(zhuǎn)電壓(AC驅(qū)動)就能延長一般的OLED的壽命。然而，由于當(dāng)施加負(fù)電壓時沒有光發(fā)出，AC驅(qū)動模式減少了從OLED的光輸出，除非當(dāng)器件在正偏壓下時在時間周期內(nèi)該器件被強(qiáng)行驅(qū)動。這種強(qiáng)行驅(qū)動會加速器件的退化。在一些情況下，由間歇或AC驅(qū)動在壽命上的任何獲得的不均衡性是明顯的。
根據(jù)本發(fā)明提供了一種電致發(fā)光器件，該器件包括第一電極；第二電極；和在該電極之間的電致發(fā)光有機(jī)材料的發(fā)光區(qū)；其中該第一電極包括能將正電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第一材料和能將負(fù)電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第二材料；以及該第二電極包括能將正電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第三材料和能將負(fù)電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第四材料。
優(yōu)選的是，當(dāng)所說的負(fù)電荷載流子從第一電極注入和正電荷載流子從第二電極注入時，器件能夠從發(fā)光區(qū)發(fā)光，并且當(dāng)所說的正電荷載流子從第一電極注入和負(fù)電荷載流子從第二電極注入時，器件能夠從發(fā)光區(qū)發(fā)光。
優(yōu)選的是，當(dāng)在電極之間提供的電壓值小于20、10或5V時，如上所述的第一、第二、第三和第四材料能夠注入電荷載流子。第一和第三材料之一或兩者可以具有高于4.0eV或4.5eV的功函數(shù)。第二和第四材料之一或兩者可以具有低于3.5eV或3.0eV的功函數(shù)。
第一電極適合具有面向電致發(fā)光材料區(qū)的表面，該表面存在有第一材料和第二材料。該第一和第二材料區(qū)優(yōu)選位于臨近電致發(fā)光材料區(qū)。第二電極適合具有面向電致發(fā)光材料區(qū)的表面，該表面存在第三材料和第四材料。該第三和第四材料區(qū)優(yōu)選位于臨近電致發(fā)光材料區(qū)。
第一和/或第三材料可以例如是金或鉑或ITO。該第一和第三材料可以相同或不同。第二和/或第四材料可以例如是堿金屬、或和堿土金屬、或堿金屬或堿土金屬的氧化物或氟化物，其適合具有低功函數(shù)—例如低于3.5eV。第二和/或第四材料可以是低功函數(shù)金屬例如Li、Ca、Mg、Cs、Ba、Yb、Sm等的氟化物或氧化物。第二和/或第四材料可以相同或不同。
電極之一或兩者優(yōu)選可為透光的，最優(yōu)選為透明的。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種如上所述的驅(qū)動電致發(fā)光器件的方法，該方法包括將交流驅(qū)動模式應(yīng)用于電極。該交流驅(qū)動模式可以包括將相對于第二電極的正偏壓重復(fù)加在第一電極并隨后將相對于第二電極的負(fù)偏壓加在第一電極。該模式可以是或不是周期性的。當(dāng)沒有一個電極相對于另一個電極被加偏壓時，該模式可以包括或不包括周期。
如通過包括相反偏壓的周期的模式驅(qū)動該器件，與當(dāng)相對于第二電極給第一電極施加負(fù)偏壓時通過電極提供的電壓相比較，優(yōu)選的是當(dāng)相對于第二電極給第一電極施加正偏壓時通過電極提供的電壓，從而在發(fā)光區(qū)的不同區(qū)域中導(dǎo)致電子/空穴的再結(jié)合。
發(fā)光材料適合為有機(jī)材料，優(yōu)選為聚合物材料。發(fā)光材料優(yōu)選為半導(dǎo)電的和/或共軛的聚合物材料?；蛘?，發(fā)光材料可以是其它種類，例如升華的小分子薄膜或無機(jī)發(fā)光材料。每種無機(jī)發(fā)光材料可以包括一種或多種單獨的有機(jī)材料，適合的是聚合物，優(yōu)選為全部或部分共軛的聚合物。例如材料包括以下的一種或多種的任何組合聚(對-亞苯基亞乙烯基)(“PPV”)、聚2-甲氧基-5-(2’-乙基)己基氧亞苯基亞乙烯基(“MEH-PPV”)、一種或多種PPV-衍生物(例如，二烷氧基或二烷基衍生物)、聚芴和/或插入有聚芴鏈段的共聚物、PPVs和相應(yīng)的共聚物、聚(2，7-(9，9-二正-辛基芴)-(1，4-亞苯基-((4-仲丁基苯基)亞氨基)-1，4-亞苯基))(“TFB”)、聚(2，7-(9，9-二-正-辛基芴)-(1，4-亞苯基-((4-甲基苯基)亞氨基)-1，4-亞苯基-((4-甲基苯基)亞氨基)-1，4-亞苯基))(“PFM”)、聚(2，7-(9，9-二-正-辛基芴)-(1，4-亞苯基-((4-甲氧基苯基)亞氨基)-1，4-亞苯基-((4-甲氧基苯基)亞氨基)-1，4-亞苯基))(“PFMO”)、聚(2，7-(9，9-二-正-辛基芴)(“F8”)或(2，7-(9，9-二-正-辛基芴)-3，6-苯并噻二唑)(“F8BT”)。可選擇的材料包括小分子材料例如Alq3。發(fā)光區(qū)可以包括兩種或多種這樣的材料。
在發(fā)光區(qū)和一個或兩個電極或集成到發(fā)光區(qū)的電極之間可以設(shè)置一個或多個電荷傳輸層。該電荷傳輸層或每個電荷傳輸層可以適當(dāng)?shù)匕ㄒ环N或多種聚合物，例如聚苯乙烯磺酸摻雜的聚乙二氧噻吩(“PEDOT-PSS”)、聚(2，7-(9，9-二-正-辛基芴)-(1，4-亞苯基-(4-亞氨基(苯甲酸))-1，4-亞苯基-(4-亞氨基(苯甲酸))-1，4-亞苯基))(“BFA”)、聚苯胺和PPV。
現(xiàn)在將參照附圖以實施例的方式描述本發(fā)明，其中圖3是發(fā)光器件的剖面圖；以及圖4和5說明了驅(qū)動模式。
圖3的器件包括位于兩個電極結(jié)構(gòu)11和12之間的發(fā)光材料區(qū)10。該電極結(jié)構(gòu)連接到驅(qū)動單元13，該單元能夠在電極結(jié)構(gòu)之間提供電壓。形成電極結(jié)構(gòu)以致能夠從發(fā)光材料獲得相對有效的發(fā)光，無論電極結(jié)構(gòu)11是陽極(因此相對于電極結(jié)構(gòu)12是正極)或陰極(因此相對于電極結(jié)構(gòu)12是負(fù)極)。
在玻璃基底14上形成圖3的器件，該基底由氧化銦錫(ITO)接觸層15覆蓋。這種覆蓋了ITO的玻璃基底適合商業(yè)應(yīng)用。該玻璃板可以是厚度為例如1mm的堿石灰或硼硅玻璃板?？梢蕴娲ＡУ钠渌牧先缬袡C(jī)玻璃(Perspex)。ITO覆蓋的厚度適合為大約150nm并且ITO適合具有10-30Ω/□的表面電阻，優(yōu)選為大約15Ω/□。
在ITO層15上沉積Au和LiF的電荷注入層16?？梢酝ㄟ^Au和LiF的共同蒸發(fā)形成這層。層15的厚度適合為2-20nm之間，優(yōu)選為大約5nm。選擇適合的Au∶LiF比，例如為1∶1。選擇Au∶LiF層的微結(jié)構(gòu)以獲得所需的雙向器件性能(對此微結(jié)構(gòu)，優(yōu)選高功函數(shù)和低功函數(shù)組分能在與發(fā)光材料的界面處顯示出它們的體特性)以及在器件的期望的觀測距離處的足夠均勻的發(fā)光。打算從近距離觀測的器件需要電極具有比打算從遠(yuǎn)距離觀測的器件中可以承受的更細(xì)的微結(jié)構(gòu)。
沉積發(fā)光材料以形成區(qū)域10。該發(fā)光材料可以是任何適合的發(fā)光聚合物、小分子或低聚物材料等、或兩種或多種這種材料選擇地與其它材料的混合物。通過取代的聚(對-亞苯基亞乙烯基)聚合物形成該層。其是通過將有機(jī)溶劑旋涂在層2的頂部而沉積上的。發(fā)光材料可以與發(fā)光區(qū)內(nèi)的有助于電荷傳輸?shù)慕M分混合。發(fā)光材料層的厚度適合為大約90nm。
電極12包括Au和LiF的第二電荷注入層17，該層可以通過這些組分共同蒸發(fā)而再次沉積。層17的厚度適合大約為20nm。
在電荷注入層17之上為Al的第二接觸層18，該層通過蒸發(fā)而沉積。層18的厚度適合大約為500nm。
在已經(jīng)沉積該層18后，制造層15和18的接觸，為了環(huán)境保護(hù)，在環(huán)氧-玻璃中密封該器件。
電極結(jié)構(gòu)11包括層15和16。電極結(jié)構(gòu)12包括層17和18。
每個電荷注入層16和17包括較高功函數(shù)的材料(Au)和較低功函數(shù)的材料(LiF)。該層的微結(jié)構(gòu)使得那些材料出現(xiàn)在整個層，特別是在每個臨近發(fā)光區(qū)的層的表面。其結(jié)果是，在使用期間無論它們是器件的陽極或陰極，電荷注入層也能相對高效地注入電荷。導(dǎo)電接觸層15和18起到了驅(qū)動單元13的連接器的界面的作用并有助于在電荷注入層之上均勻地分布電荷。電荷注入層16和17可進(jìn)一步包括高或低功函數(shù)組分和/或提高通過層的電導(dǎo)率的組分。
在圖3的實施方案中，基底14、接觸層15和注入層16是傳送光的并且優(yōu)選為透明的，以使光可以通過基底離開器件(參見箭頭19)。在另一個器件中，另一個電極結(jié)構(gòu)12可以是能傳送光的，或可以通過器件的側(cè)面發(fā)射光。
圖4示出了用于驅(qū)動圖3的器件的模式的例子。圖4示出在層15和17之間所提供的電壓對時間的一系列示意圖。
圖A表示提供恒定電壓，因此層15較層17保持在一個更高的電位(正電位)。在這種情況下，電板結(jié)構(gòu)11作為陽極，電極結(jié)構(gòu)12作為陰極。電極11通過層16的高功函數(shù)Au組分向發(fā)光材料注入空穴。電板12通過層17的低功函數(shù)LiF組分向發(fā)光材料注入電子。
圖B顯示提供恒定電壓，因此層15較層17保持在一個低電位(負(fù)電位)。在這種情況下，電極結(jié)構(gòu)11作為陰極，電極結(jié)構(gòu)12作為陽極。電極11通過層16的低功函數(shù)LiF組分向發(fā)光材料注入電子。電極12通過層17的高功函數(shù)Au組分向發(fā)光材料注入空穴。
因此在正偏壓和負(fù)偏壓下(模式A和B)器件能相對有效地工作。在交流電(AC)驅(qū)動模式下，如模式C至G給出的例子，器件同樣能工作?？梢韵嘈?，AC驅(qū)動模式可以提供比直流(DC)驅(qū)動模式更多的優(yōu)點。導(dǎo)致OLED失效的一個原因是器件的組分在提供的恒定方向場下向著電極之一遷移。AC模式可在提供相反的場時，通過在反方向上誘導(dǎo)遷移而解決這個問題。此外，在一些環(huán)境中，由于硬件原因利用AC驅(qū)動OLED可能更方便。
圖C是簡單方波交流驅(qū)動模式，其中該模式的正負(fù)部分為相等的周期和電壓。
圖D是簡單正弦波交流驅(qū)動模式，其中該模式的正負(fù)部分為相等的周期和電壓。
圖表并不需要是對稱的。圖E是方波模式，其中該模式的正負(fù)部分為不同的水平。如果器件在加偏壓下比在其它狀態(tài)下更有效地發(fā)光，這個模式是實用的，這是因為通過這個模式，器件的亮度因而可以保持恒定。圖F是方波模式，其中該模式的正負(fù)部分為不同的周期。如果在一種偏壓下比在另一種偏壓下遷移更大，這種模式是可以使用的。
圖4中的模式G包括零電壓周期。
驅(qū)動模式不必是周期性的它可能是隨機(jī)的。
當(dāng)通過AC驅(qū)動模式驅(qū)動上述的器件時，通過附加的機(jī)械裝置可以達(dá)到壽命的進(jìn)一步提高?？梢韵嘈?，發(fā)光材料的常規(guī)器件的退化在電子/空穴的再結(jié)合產(chǎn)生的材料區(qū)域是最大的。這是在對給定亮度的材料的固定區(qū)域內(nèi)。當(dāng)圖3的器件以反向再結(jié)合工作時，該再結(jié)合可能產(chǎn)生在不同的區(qū)域。因此，圖3的器件中的退化更均勻地分布在整個發(fā)光區(qū)。圖5示出一個完整周期的方波驅(qū)動模式。通過改變Vp、VN、tp和tN，該模式能產(chǎn)生具有在不同位置中的再結(jié)合/退化區(qū)域的所期望的亮度。
每個電荷注入層的材料之一適合具有近似于發(fā)光材料的LUMO水平的功函數(shù)。每個電荷注入層的材料之一適合具有近似于發(fā)光材料的HOMO水平的功函數(shù)。對于典型的有機(jī)發(fā)光材料，優(yōu)選的是每個電荷注入層的材料之一具有大于4.0、4.1、4.2、4.3、4.4或4.5eV、或高于4.5eV的功函數(shù)，和/或每個電荷注入層的另一種材料具有小于3.5、3.4、3.3、3.2、3.1或3.0eV、或低于3.0eV的功函數(shù)。電荷注入層可以具有相同或不同的組成。
在電極之一或兩個電極與發(fā)光層之間可以有一個或多個電荷傳輸層。該電荷傳輸層可以是導(dǎo)電的有機(jī)材料例如聚苯乙烯磺酸摻雜的聚乙二氧噻吩(“PEDOT-PSS”)。
該器件可以形成具有多個獨立控制的顯示元件或象素的較大的顯示單元的一部分。象素可以是相同的或不同的形狀。通過包括有源的和無源的矩陣尋址的任何適合的尋址模式，就能尋址到象素。
本申請人注意到事實，即本發(fā)明可以毫無疑問的包括在此公開的任何特征或特征的組合或它的任何概括，而對現(xiàn)在的權(quán)利要求書的任何范圍沒有限制。以前述說明書的觀點出發(fā)，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的范圍內(nèi)所進(jìn)行各種改進(jìn)將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種電致發(fā)光器件，包括第一電極；第二電極；和在電極之間的電致發(fā)光有機(jī)材料的發(fā)光區(qū)；且其中該第一電極包括能將正電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第一材料和能將負(fù)電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第二材料；和該第二電極包括能將正電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第三材料和能將負(fù)電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第四材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光器件，其中該第一電極具有面向電致發(fā)光材料區(qū)的表面并且在那個表面處存在該第一材料和該第二材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電致發(fā)光器件，其中該第二電極具有面向電致發(fā)光材料區(qū)的表面并且在那個表面處存在該第三材料和該第四材料。
4.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光器件，其中通過該第一和第二材料的共同沉積形成第一電極。
5.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光器件，其中通過該第三和第四材料的共同沉積形成第二電極。
6.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光器件，其中至少該第一和第二電極之一是傳送光的。
7.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光器件，其中該第一和/或第三材料是金或鉑。
8.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光器件，其中該第二和/或第四材料是堿金屬、或和堿土金屬、或堿金屬或堿土金屬的氧化物或氟化物。
9.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光材料，其中該第一和第三材料之一或兩者具有高于4.0eV的功函數(shù)。
10.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光材料，其中該第二和第四材料之一或兩者具有低于3.5eV的功函數(shù)。
11.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光器件，其中該第一和第三材料相同。
12.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光器件，其中該第二和第四材料相同。
13.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光器件，其包括電連接到該第一和第二電極的驅(qū)動單元，用于將交流電驅(qū)動模式提供到電極。
14.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光器件，其包括在至少一個電極和發(fā)光區(qū)之間的導(dǎo)電材料的電荷傳輸層。
15.一種基本上參照在此描述的附圖的圖3至5的電致發(fā)光器件。
16.一種驅(qū)動任何一個前述權(quán)利要求所述的電致發(fā)光器件的方法，其包括將交流電驅(qū)動模式提供到電極。
17.一種基本上參照在此描述的附圖的圖3至5的電致發(fā)光器件。
全文摘要
一種電致發(fā)光器件,包括:第一電極;第二電極;和在電極之間的電致發(fā)光有機(jī)材料的發(fā)光區(qū);且其中,該第一電極包括能將正電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第一材料和能將負(fù)電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第二材料;且該第二電極包括能將正電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第三材料和能將負(fù)電荷載流子注入到發(fā)光區(qū)的第四材料。
文檔編號H05B33/26GK1355939SQ0080859
公開日2002年6月26日 申請日期2000年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月9日
發(fā)明者J·卡特爾, S·K·?？怂?申請人:劍橋顯示技術(shù)有限公司