專(zhuān)利名稱(chēng)：雙摻雜層有機(jī)電致發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)電致發(fā)光(EL)器件，尤其涉及多層有機(jī)EL器件。
有機(jī)電致發(fā)光(EL)器件通常由夾在透明金屬電極之間的三層有機(jī)分子層組成，這三層包括一電子傳輸層，一發(fā)射層和一空穴傳輸層。
依據(jù)于發(fā)射層位置有機(jī)EL結(jié)構(gòu)有幾種變化。Tsutsui和他的合作伙伴提出三種EL單元結(jié)構(gòu)SH-A單元、SH-B單元和DH單元(T.Tsutsui等，光化學(xué)過(guò)程機(jī)理.Mol.Syst.，Proc.Meml.Conf.已故教授ShigeoTazuke，437-50(1991))。SH-A單元由作為陰極的Mg-Ag層，電子傳輸層，空穴傳輸層和作為陽(yáng)極的銦-錫-氧化物(ITO)層連續(xù)地組成，其中靠近空穴傳輸層的電子傳輸層部分摻以高效的、熱穩(wěn)定的熒光染料作為發(fā)射極。SH-B單元也由作為陰極的Mg-Ag層，電子傳輸層，空穴傳輸層和作為陽(yáng)極的ITO層連續(xù)地組成，其中靠近電子傳輸層的空穴傳輸層部分摻以高效的、熱穩(wěn)定的熒光染料作為發(fā)射極。DH單元由作為陰極的Mg-Ag層，電子傳輸層、發(fā)射層，空穴傳輸層和作為陽(yáng)極的ITO層連續(xù)地組成，其中發(fā)射層是一夾在電子傳輸層和空穴傳輸層之間的獨(dú)立層。
早在美國(guó)專(zhuān)利4,539,507里，VanSlyke和Tang也公開(kāi)了一具有空穴注入?yún)^(qū)和有機(jī)發(fā)光區(qū)的SH-A型有機(jī)EL器件，其中發(fā)光區(qū)是一電子傳輸復(fù)合區(qū)，具有至少0.05％的量子效率，至少9×10-5的w/w效率和小于1μm的厚度。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提出一種新的、改進(jìn)的有機(jī)EL器件。
本發(fā)明的再一個(gè)目標(biāo)是提出一種附加層用熒光染料摻雜的有機(jī)EL器件。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提出一種具有高亮度和高效率的有機(jī)EL器件。
至少上述的和其它的問(wèn)題部分得到了解決并且實(shí)現(xiàn)了有機(jī)電致發(fā)光器件的上述的和其它的目標(biāo)，該有機(jī)電致發(fā)光器件包括一具有第一類(lèi)型導(dǎo)電性的第一導(dǎo)電層，在第一導(dǎo)電層上支持一摻以熒光染料分子的第一載流子傳輸材料層作為熒光中心，在第一載流子傳輸材料上安置一摻以熒光染料分子的第二載流子傳輸材料層作為熒光中心，以及一具有第二類(lèi)型導(dǎo)電性的由第二載流子傳輸材料支撐的第二導(dǎo)電層。
根據(jù)本發(fā)明，可以得到一有機(jī)EL器件，在該器件上加偏壓時(shí)，從第一載流子傳輸材料層和第二載流子傳輸材料層能獲得有效的光發(fā)射。
參考附圖

圖1是一組成具有ITO//TPD//Alq//MgAg單元結(jié)構(gòu)的典型有機(jī)EL器件的所有層的能帶簡(jiǎn)圖；以及圖2是一根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光器件的簡(jiǎn)化截面圖。
在現(xiàn)有技術(shù)中，鋁三(8-羥基喹啉)(Alq)常用在電子傳輸層中作為一種電子傳輸材料，而諸如N，N-二苯-N，N-雙(3-苯甲基)-[1，1-二苯基]-4，4-胺(TPD)等雙胺芳香族化合物已常用在空穴傳輸層中作為空穴傳輸材料。圖1顯示了在現(xiàn)有技術(shù)中組成典型有機(jī)EL器件的所有層的能帶簡(jiǎn)圖。
典型有機(jī)EL器件包括一MgAg(在能帶圖的右邊)層，一Alq層，一TPD層，以及一ITO(在能帶圖的左邊)。電子從Alq層導(dǎo)帶(EcAlq)注入到TPD層導(dǎo)帶(Ec，TPD)的勢(shì)壘大約為0.7eV，而空穴從TPD層價(jià)帶(EV，TPD)注入到Alq層價(jià)帶(Ev，Alq)的勢(shì)壘大約為0.3eV。因此，空穴更易于注入到Alq層，電子更易于在接近Alq/TPD界面的Alq部分積累，結(jié)果，發(fā)射發(fā)生在電子和空穴復(fù)合的接近Alq/TPD界面的Alq部分。
由于A1q層在復(fù)合通常發(fā)生的接近Alq/TPD界面的Alq部分摻入熒光染料，SH-A型的有機(jī)EL器件通常比相應(yīng)的SH-B型有機(jī)EL器件更有效，該器件在接近Alq/TPD界面的TPD部分摻入熒光染料。事實(shí)上，現(xiàn)今大部分效率和可靠性都足以用在實(shí)用的背光燈(backlight)或顯示應(yīng)用的有機(jī)EL器件都具有SH-A型單元結(jié)構(gòu)。
Hamada和他的合作伙伴在1995年報(bào)導(dǎo)了一種改進(jìn)的以紅熒烯(Rubrene)作為摻雜劑的SH-B型有機(jī)EL單元(Y.Hamada等，Jpn.J.Appl.Phys.34(1995)，L824-L826)。該器件在10mA/cm2的電流密度下具有1020cd/m2的亮度，在起始亮度為500cd/m2時(shí)，具有3554小時(shí)的半衰期，該器件比現(xiàn)在任何知道的SH-B型單元有了極大的提高。
可以確信，Hamada工作的成功顯示了盡管電子從Alq層導(dǎo)帶(Ec，Alq)注入到TPD層導(dǎo)帶(Ec，TPD)的勢(shì)壘高于空穴從TPD層價(jià)帶(EV，TPD)注入到Alq層價(jià)帶(Ev，Alq)的勢(shì)壘，但是有電子跨越勢(shì)壘從Alq層進(jìn)入到TPD層。如果從Alq層進(jìn)入TPD層的電子能用于發(fā)射光，則有機(jī)EL器件的效率將得到提高。
本發(fā)明的目標(biāo)是一種有機(jī)光發(fā)射器件，通常該器件由夾在透明金屬電極之間的有機(jī)分子薄層組成。圖2以簡(jiǎn)化截面圖顯示了有機(jī)EL器件10的一個(gè)實(shí)施方式。有機(jī)EL器件10包括一透明襯底11，在本具體實(shí)施方式
中，該襯底是一上表面相當(dāng)平坦的玻璃或塑料板。在襯底11的平坦表面上安置一透明導(dǎo)電層12以形成均勻的電接觸。在導(dǎo)電層12的表面安置一第一載流子傳輸層13，該傳輸層由有機(jī)第一載流子傳輸材料制成。然后在13的表面安置一由有機(jī)第二載流子傳輸材料制成的第二載流子傳輸層14，以及在傳輸層14的上表面安置一第二導(dǎo)電層15以形成第二電接觸。
在本
具體實(shí)施例方式
中，導(dǎo)電層12由透明有機(jī)或無(wú)機(jī)導(dǎo)體制成，例如導(dǎo)電多苯胺(PANI)或銦-錫-氧化物(IT0)、鋅氧化物(ZnOx)、釩氧化物(VOx)、鉬氧化物(MoOx)和釕氧化物(RuOx)，它們對(duì)可見(jiàn)光有很好的透明度。導(dǎo)電層15由大范圍中的任何金屬或合金形成，其中至少有一種金屬的功函數(shù)小于4.0eV。低功函數(shù)的金屬包括鋰、鎂、鈣等。通過(guò)合適選擇形成導(dǎo)電層15的材料，很好地匹配形成層14和15的材料的功函數(shù)以減少所需的工作電壓和提高有機(jī)EL器件10的效率。在實(shí)踐中，在低功函數(shù)金屬的頂部安置穩(wěn)定金屬的厚層，例如銀、鋁、銦、或金，作為對(duì)低功函數(shù)金屬和有機(jī)EL器件10總體上有害的濕化和/或氧化的壁壘。
在本
具體實(shí)施例方式
中，僅作為例子，第一載流子是空穴而第二載流子是電子。這樣第一載流子傳輸層13由有機(jī)空穴傳輸材料制成，而第二載流子傳輸層14由有機(jī)電子傳輸材料制成。
更進(jìn)一步，在本具體實(shí)施方式
中，全部或部分空穴傳輸層13摻以熒光染料以及全部或部分電子傳輸層14摻以熒光染料。當(dāng)在層12和15之間通過(guò)電壓源17加上電勢(shì)時(shí)，電子從層15注入到電子傳輸層14和空穴傳輸層13，以及空穴從層12注入空穴傳輸層13和電子傳輸層14，這里，通過(guò)電子和空穴的復(fù)合發(fā)射光子。這樣從電子傳輸層14和空穴傳輸層13產(chǎn)生光發(fā)射。從電子傳輸層14和空穴傳輸層13的發(fā)光率由施加的電場(chǎng)和形成電子傳輸層14和空穴傳輸層13的材料的相對(duì)帶寬對(duì)準(zhǔn)決定。
熒光染料能夠由空穴-電子的復(fù)合發(fā)光的必要條件是熒光染料的帶寬不大于制作空穴傳輸層和電子傳輸層材料的帶寬。建議在電子傳輸層和空穴傳輸層摻入熒光染料分子，其濃度依據(jù)空穴傳輸層和電子傳輸層中材料的摩爾數(shù)取10-3到10的摩爾百分?jǐn)?shù)。熟練的技術(shù)人員都知道如何合適地選擇熒光染料以得到所需顏色的發(fā)射光以及長(zhǎng)壽命的有機(jī)EL器件。
通常，空穴傳輸層13由諸如在美國(guó)專(zhuān)利5,061,569和5,256,945中公開(kāi)的芳香三胺等空穴傳輸材料組成。電子傳輸層14由電子傳輸材料組成，例如在美國(guó)專(zhuān)利4,539,507和一未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)的金屬有機(jī)化合物，該未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)于1994年9月12日提出，名稱(chēng)為“用于發(fā)光器件的新型金屬有機(jī)化合物”，系列號(hào)08/304,451，這兩個(gè)專(zhuān)利轉(zhuǎn)讓給同一個(gè)受讓人。
在本實(shí)施方式的一個(gè)變形中，在層12(陽(yáng)極)和電子傳輸層13之間夾一厚度最好小于500埃的空穴注入材料薄層以提高從有機(jī)EL器件10中陽(yáng)極的空穴注入。在專(zhuān)利號(hào)為3,935,031美國(guó)專(zhuān)利或?qū)＠?hào)為4,356,429的美國(guó)專(zhuān)利中任何卟啉化合物都可用作空穴注入層。
在本實(shí)施方式的另一個(gè)變形中，在層15(陰極)和電子傳輸層14之間夾一厚度最好小于600埃的電子注入材料薄層以提高從有機(jī)EL器件10中陰極的電子注入。
這樣，公開(kāi)了一種具有雙摻雜層的有機(jī)電致發(fā)光器件。改進(jìn)的有機(jī)EL器件的空穴傳輸層和電子傳輸層里都有熒光染料分子分布。這樣，得到一種在器件上加偏置時(shí)，從第一載流子傳輸材料層和第二載流子傳輸材料層能有效發(fā)射光的有機(jī)EL器件。該有機(jī)EL器件提供改善的發(fā)光效率和高的光輸出(亮度)。
盡管我們已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，熟練的技術(shù)人員將能作更進(jìn)一步的修改和完善。因此，我希望大家明白本發(fā)明不只局限于已顯示的個(gè)別形式，我打算在附加的權(quán)利要求中覆蓋所有不背離本發(fā)明精神和范圍的修改。
權(quán)利要求
1.有機(jī)光發(fā)射器件，其特征在于具有第一類(lèi)型導(dǎo)電性的第一導(dǎo)電層；由第一導(dǎo)電層支持的摻以熒光染料分子作為熒光中心的第一載流子傳輸材料層；在第一載流子傳輸材料上安置的摻以熒光染料分子作為熒光中心的第二載流子傳輸材料層；以及具有第二類(lèi)型導(dǎo)電性的由第二載流子傳輸材料支持的第二導(dǎo)電層。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)光發(fā)射器件，其特征更進(jìn)一步在于熒光染料分子的帶寬不大于制作空穴傳輸層和電子傳輸層材料的帶寬。
3.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)光發(fā)射器件，其特征更進(jìn)一步在于在電子傳輸層和空穴傳輸層摻入熒光染料分子，其濃度依據(jù)空穴傳輸層和電子傳輸層中材料的摩爾數(shù)取10-3到10的摩爾百分?jǐn)?shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)光發(fā)射器件，其特征更進(jìn)一步在于第一載流子是空穴而第二載流子是電子。
5.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)光發(fā)射器件，其特征更進(jìn)一步在于第一和第二導(dǎo)電層對(duì)由第一和第二載流子傳輸層發(fā)射的光是透明的。
6.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)光發(fā)射器件，其特征更進(jìn)一步在于第一和第二導(dǎo)電層與第一和第二載流子傳輸層之間有附加材料層。
7.如權(quán)利要求6所述的有機(jī)光發(fā)射器件，其特征更進(jìn)一步在于附加材料層包括第一載流子注入層和/或第二載流子注入層。
8.有機(jī)光發(fā)射器件，其特征在于具有p-導(dǎo)電性的第一導(dǎo)電層；第一導(dǎo)電層支持的摻以熒光染料分子作為熒光中心的空穴傳輸材料層；在空穴傳輸材料上安置的摻以熒光染料分子作為熒光中心的電子傳輸材料層；以及具有n-導(dǎo)電性的由電子傳輸材料層支持的第二導(dǎo)電層。
9.有機(jī)光發(fā)射器件，其特征在于光透射支持襯底；在襯底的平坦表面上安置一銦-錫-氧化物層；在銦-錫-氧化物層上安置摻以熒光染料分子作為熒光中心的空穴傳輸材料層；在空穴傳輸材料上安置的摻以熒光染料分子作為熒光中心的電子傳輸材料層；以及在電子傳輸材料層上安置的低功函數(shù)金屬層。
全文摘要
有機(jī)光發(fā)射器件,安置在光透射支持襯底上,該器件包括一安置在襯底的平坦表面上的ITO層。直接由ITO層或由ITO層與其它層,例如它們之間的空穴注入層支持的摻以熒光染料分子作為熒光中心的空穴傳輸材料層。在空穴傳輸材料上安置的摻以熒光染料分子作為熒光中心的電子傳輸材料層以及在電子傳輸材料層上安置的低功函數(shù)的金屬層。
文檔編號(hào)H05B33/14GK1170965SQ9711391
公開(kāi)日1998年1月21日 申請(qǐng)日期1997年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月24日
發(fā)明者師宋青, 豪辛-丘格·李, 弗蘭克·索 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司