具有发光电荷传输层的发光二极管制造技术

本发明专利技术涉及一种包含阳极、阴极、发光层和至少一层发光效率是发光层发光效率的至少２５％的电荷传输层的发光二极管。这使得发光二极管具有比现有ＬＥＤ低的灾难性故障率，因为在发光层发生短路的情况下电荷传输层将接过发光的任务。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含阳极、阴极、发光层和至少一层电荷传输层的电致发光器件。电致发光器件的特征在于当施加电压和有电流流过时它发光。这种器件长期以来被称作发光二极管(LED)。发光是基于正电荷(“空穴”)和负电荷(“电子”)复合而发光这一事实。
技术介绍
在电子或光子学发光二极管的研发中，采用无机半导体如砷化镓。除了半导体发光二极管之外，还研发了基于蒸汽沉积或溶液加工的低分子量有机化合物的有机LED(OLED)。最近，低聚物和聚合物，基于例如取代的对二乙烯基苯、聚(对亚苯基)和聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)、聚芴和聚(螺芴)据报道被用于制造聚合物LED(聚LED)。最基本的有机LED器件包含单一有机发光层，被夹在透明电极如阳极与金属电极如阴极之间。另外，有机LED器件可具有两个有机层以提高其发射效率，第一层作为空穴传输层，而第二层作为有机发光层，或者第一层作为有机发光层，而第二层作为电子传输层。这两个有机层被夹在透明阳极与金属阴极之间。另外还存在具有三个有机层的器件，这些层依规定顺序作为空穴传输层、有机发光层和电子传输层，它们被夹在两个电极之间。当在此LED上施加偏压后，此器件的发光基于以下过程在电场的驱动力作用下，空穴和电子分别从阳极和阴极移动；通过它们各自的能垒；并在发光层相遇以形成激子，后者从受激状态衰减到接地状态并发出光。在典型器件中，聚LED包含空穴传输层，例如PEDOPPS层，和发光聚合物(LEP)层。LEP的电荷迁移率通常是介于低功率、有利于高迁移率和高效率、有利于低迁移率之间的某一折中。因此，一般都采用80nm厚的LED层，但这可能造成显著数量的短路，尤其是在大面积应用领域像固态发光领域中。短路在已知LED中的器件中造成灾难性故障。专利技术概述本专利技术的目的是提供一种灾难性故障率小于现有LED的发光二极管。按照本专利技术，包含阳极、阴极、发光层和至少一层电荷传输层的发光二极管的特征在于，其电荷传输层具有至少是发光层发光效率的25％的发光效率。在本专利技术的LED中，短路不造成灾难性故障，因为其传输层也可起到LED的作用。在横跨薄发光层发生短路的情况下，其中出现大部分电压降，该电荷传输层开始发光，从而防止器件失效，并与具有不发光电荷传输层的器件相比，减少光输出的损失。在本专利技术的LED中，电荷传输层的发光效率是发光层的发光效率的至少10％，优选25％，最优选50％。电荷传输层与发光层的相对效率是通过比较由两种材料各自制成的单层LED相对效率得出的。电荷传输层的厚度与其空穴或电子迁移率有关。电荷传输层的厚度优选介于50～200nm。超过50nm，则短路的危险便很低，而低于200nm，则电荷传输层两侧的电压降不会过大。在这样的极限内，电荷传输层应尽可能厚，但优选地应选择为使器件两侧电压降的1/3发生在横跨电荷传输层两侧。可能因此在含有高迁移率半导体聚合物的电荷传输层中得到高厚度。在维持低操作电压的同时，采用厚传输层造就高器件总厚度。这对于加工窗口和能量效率都是有利的。此种鲁棒性的提高也拓宽了就基材粗糙度和基材清洁而言的PLED的加工窗口。优选采用旋转流延施涂不同的层。聚合物基多层器件的主要问题是所用材料的溶解性；如果旋转流延层溶解在后一层的溶剂中则无法实现多层。作为第一种方法，高效的双层器件已由N.C.Greenham等人，Nature 1993，365，628实现，它采用前体PPV作为空穴传输层，该材料在转化后不溶解。另一种克服溶解性问题的方法是沉积之后交联第一(空穴传输)层。然而，交联所需要的长时间紫外光暴露和活性端基大大降低了由这类材料制造的LED的性能，正如B.Domercq等人在J.Polym.Sc.，Part BPolym.Phys.2003，41，2726中所描述的。因此，发光层和电荷传输层的溶解性应使旋涂的第一层不溶解在随后沉积的第二层中。过去已证明，在例如PPV衍生物中的电荷传输可通过使用长对称侧链来增强。然而，施加长对称侧链却不能降低聚合物的溶解度。溶解度可通过加入具有对称短侧链的单体来降低。这可以在不损失增强的电荷传输性能的情况下实现。因此，可通过微调长与短(对称)侧链单体的比例连续地调节溶解度，同时保留增强的电荷传输性能。照此方式，电荷传输层，在此情况中为空穴传输层，可选择为在同一溶剂中的溶解度低于高度发光LEP层的。于是，溶解度受限的该层便能轻易地与薄高度发光层结合。发光层发出的光与电荷传输层发出的光之间优选没有或仅有轻微的色差。色差可通过测定CIE(CIE＝国际照明委员会(CommissionInternationale d’Eclairage))值用CIE色度图的x和y坐标来定量表示。优选的是，在电荷传输层与发光层之间以1931 CIE色度图表示的色差Δx和Δy小于0.2，更优选小于0.1，最优选小于0.05。这可通过，或者将发光层和电荷传输层的HOMO能级和LUMU能级对齐，或者通过在HOMO与LUMO能级之间能量差较大的层中加入第二发光组分来获得。在此种情况中，第二发光组分应选择为使它发出光的颜色与HOMO和LUMO能级之间能量差较小层发出光的颜色相匹配。优选的是，发光层和电荷传输层具有基本上对齐的HOMO和LUMO能级。HOMO与LUMO能级基本对齐的优势在于，在跨薄发光层短路，并且电荷传输层接替它起到LED作用的情况下，发出光的颜色不变并且在电荷传输层与发光层之间没有明显的能垒。发光物质可以是低分子量有机半导体，或低聚物或聚合物半导体。适宜的低分子量发光有机半导体的例子是在WO 99/21935中描述的树枝状大分子，有机金属分子如三(2-苯基吡啶)铱(例如US 6,687,266)或三(8-羟基喹啉酸)铝(例如US 6,743,067)。低聚物和聚合物半导体的例子是(取代的)对二乙烯基苯、聚(对亚苯基)和聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV，例如描述在US 6,423,428中)、聚噻酚(例如US 6,723,811)、聚芴以及聚(螺芴)(例如US 6,653,438)。优选发光层包含选自(取代的)对二乙烯基苯、聚(对亚苯基)、聚(对亚苯基亚乙烯基)、聚噻酚、聚芴和聚(螺芴)的共轭聚合物。采用不同的沉积技术，不同的发光物质可用于不同的层中。例如空穴传输层可以低分子量分子的形式溅射到阳极上，随后进行交联，并在该层上旋转流延聚合物半导体的发光层。另一个例子是在网印的发光层上旋转流延电子传输层。附图简述本专利技术的主要方面再一次地示意性地表示在附图说明图1～7中。图1显示各种不同器件结构的能级排列。图2是显示颗粒在LEP层中存在的示意图，代表一种短路情况。图3显示在不存在或存在短路的情况下，PLED器件中的电势分布。图4是某些其它可能的实施方案的示意图。图5标绘出MEH-PPV、BEH-PPV和BEH/BB-PPV 1/3仅有空穴(hole-only)的二极管在室温下电流密度对电压的特性。图6显示NRS-PPV和双层LED在室温下的电流密度-电压(J-V)特性(a)，以及光输出(b)。图7显示NRS-PPV和双层LED的量子效率随外加偏压变化的曲线。内图显示BEH/BB-PPV 1/3的吸收和NRS-PPV的PL。附图详述图1显示各种不同器件结构的能级排列。A是最简单的已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含阳极、阴极、发光层和至少一层电荷传输层的发光二极管，其特征在于电荷传输层的发光效率是发光层发光效率的至少２５％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-10-28 04105356.21.一种包含阳极、阴极、发光层和至少一层电荷传输层的发光二极管，其特征在于电荷传输层的发光效率是发光层发光效率的至少25％。2.一种发光二极管，其在电荷传输层与发光层之间的色差Δx与Δy根据1931 CIE色度图小于0.2。3.权利要求1或权利要求2的发光二极管，其中发光层和电荷传输层具有基本对齐的HOMO和LUMO能级。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：PWM布洛姆，J威尔德曼，EA穆伦坎普，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]