包含有机层的发光元件制造技术

本发明专利技术涉及带有有机层的发光元件，特别是有机发光二极管，由至少一个掺杂的载流子传输层（２）、一个发光层（４）和接触层（１，５）组成，其特征在于，在载流子传输层（２，２′）和发光层（４）之间具有由有机材料构成的阻挡层（３，３′）。载流子传输层的能量级依据本发明专利技术这样选择，从而可以有效掺杂，阻挡层的作用是，仍然要避免在与发光层的界面上产生不发光的复合过程。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带有有机层的发光元件，特别是按权利要求1前序部分所述的有机发光二极管。自从1987年Tang等人[C.W.Tang eta1.Appl.Phys.Lett.51(12)，913(1987)]演示低工作电压以来，有机发光二极管成为实现大面积显示器大有希望的候选对象。有机发光二极管由有机材料顺序排列的薄膜(典型的是1nm至1μm)层组成，优选真空蒸镀或者在其聚合状态下离心涂镀。在将电接通金属层后，它们形成各种各样的电子或者光电子元件，例如像二极管、发光二极管、光敏二极管和晶体管，它们利用自身的特性与建立在无机层基础上的元件竞争。在有机发光二极管(OLEDs)中，通过从接触中向连接的有机层中注入载流子(电子从一面，空穴从另一面)，由于外面施加的电压，在作用区域内紧接着形成激子、(电子-空穴对)，并且这些激子发光复合产生光并由发光二极管发出。这种有机基上的元件与无机基上(如硅、镓砷化物半导体)的传统元件相比的优点在于，可以制成非常大面积的元件，也就是大的显示元件(荧光屏、屏幕)。有机原材料与无机材料相比相当便宜(材料费和能源费更低)。此外，由于这些材料的工艺温度低于无机材料，可以涂覆在揉性的基质上，为显示器和照明技术开辟了一系列新型用途。这种元件的基本结构是设置以下一个或者多个层1.载体、基质，2.基极、注入空穴(正极)，大部分透明，3.注入空穴层，4.输送空穴层(HTL)，5.发光层(EL)，6.输送电子层(ETL)，7.注入电子层，8.覆面电极，大部分为低逸出功的金属，注入电子(负极)，9.封装，用于消除环境影响。这是最普遍的情况，大多数情况下省略几个层(2、5和8除外)，或者一个层组合多个特性于一身。US 5.093.698公开了空穴导电和/或者电子导电层掺杂其他有机分子，以便提高其电导率。但是没有对这种方法进一步研究。为提高OLEDs的电特性(主要是工作电压和发光效率)公开的其他方法为1)改进发光层(新型材料)[Hsieh等，US 5.674.635]，2)用矩阵材料和掺杂物制造发光层，其中，从矩阵向掺杂物进行能量传递，激子的发光复合仅在掺杂物上进行[Tang等，US4.769.292，US 5.409.783，H.Vestweber，W.Rieβ“高效和稳定有机发光二极管”，“合成金属”91(1997)，pp181-185]，3)兼具多种有益特性(导电性、层形成)的聚合(可离心涂镀)或者低分子(可蒸镀)材料，或从不同材料混合中制造这种材料(主要是在聚合层情况下)[Mori等，US 5.281.489]4)通过使用带有分阶段调整其能量位置的多个层或者使用多种物质的相应混合物改进载流子向有机层中的注入[Fujii等，US5.674.597，US 5.601.903，Sato等，US 5.247.226，Tominaga等，Appl.Phys.Lett.70(6)，762(1997)，Egusa等，US 5.674.597]，5)通过将传输层与更适合的材料混合改进传输层的传输特性。在此方面，例如在掺杂物/混合物上的空穴层中进行传输(与上述矩阵材料分子上传输载流子的掺杂不同[Y.Hamada等，EP 961 330 A2])。与长期以来实践中广泛应用的无机材料基上的发光二极管不同，有机元件迄今为止必须在很高的电压下工作。此方面的原因在于，载流子从接触中向有机层中的注入很差和载流子传输层的导电性和移动性较差。在接触材料/载流子传输层界面上形成电势阻挡，显著提高了工作电压。作为补救，可以使用带有较高能量级(＝较低逸出功)的接触材料，用于向邻接的有机层中注入电子，像US 5.093.698图示介绍的那样，或者使用带有较低能量级(较高逸出功)的接触材料，用于向邻接的有机层中注入空穴。在第一种情况下，相应金属的极不稳定性和反应性是不利的，在第二种情况下，这些接触材料的透明度很低是不利的。因此，在实践中目前几乎仅将铟-锡氧化物(ITO)作为空穴的注入接触使用(透明恶化的半导体)，但是其逸出功始终过小。为电子注入使用像铝(Al)这样的材料，Al与锂氟化物(LiF)、镁(Mg)、钙(Ca)薄涂层组合，或者使用镁(Mg)和银(Ag)的混合层。US 5.093.698介绍了掺杂载流子传输层的应用(HTL通过混合受主型分子p-掺杂，ETL通过混合施主型分子n-掺杂)。这种意义上的掺杂，是指通过向该层中混合掺杂物质，提高该层中相同重量载流子浓度，与由两种相关物质之一构成的纯层相比，表现出从邻接的接触层向该混合层内导电性得到提高，载流子注入更好。然后载流子的传输始终在矩阵分子上进行。按照US 5.093.698的方法，掺杂层作为与接触材料的界面上的注入层使用，其间(或者在仅使用一个掺杂层情况下，短时间内进行其他接触)有发光层。根据通过掺杂提高的相同重量载流子密度和与此相关的带弯曲，载流子注入变得容易。有机层能量位置(HOMO-最高占用分子能量级或者最高能量的价电子带能，LUMO-最低未占用分子能量级或者最低能量的导带能量)按照US5.093.698的方法这样设置，使无论是ETL的电子还是HTL的空穴可以无其他阻挡地注入EL中，它要求HTL-材料的电离能非常高，ETL-材料的电子亲合性非常低。但是这种类型的材料很难掺杂，因为需要极强的受主或施主，以至于采用实际可供使用的材料时这些条件不能在两侧上完全得到满足。如果使用不能满足该条件的HTL-或ETL-材料，在施加电压时，传输层中的载流子会聚集在与发射层(EL)的界面上。这种聚集原则上有利于激子在界面上不发光复合，例如通过形成激发(它们由HTL或ETL中的载流子和EL中的反向载流子组成)。这样的激发复合时不发光，以至于激发形成是一种不发光的复合作用原理。如果使用掺杂的HTL或ETL，会使激发形成的问题更为严重，因为在掺杂的材料中德拜屏蔽长度非常小，因此在界面上直接出现非常高的载流子密度。此外，EL附近的掺杂物例如通过福斯特传输会导致荧光消除。OLEDs内为改善各自发光层中载流子平衡的阻挡层从该文献中有所公开。其功能在于阻止载流子离开发光层。因此，发射极层中电子情况下的条件是，电子阻挡层(处于发射极层和空穴传输层之间)的LUMO明显高于发射极层的LUMO，并且阻挡层必须这样厚，从而不再存在电子进入下一个空穴传输层的隧道。HOMOs能量的论证同样适用于发射极层的这些空穴。对此例如可以找到的有M.-J.Yang和T.Tsutsui“在高效有机发光装置中使用聚(9-乙烯咔唑)作为铱复合基质材料”，刊于“Jpn.J.Appl.Phys.”39(2000)，Part2，No.8A，pp.L828-L829；R.S.Deshpande等人的“内层连续能量传输基础上白色发光有机电致发光基质”，刊于“Appl.Phys.Lett.”75(1999)7，pp.888-890；M.Hamaguchi和K.Yoshino“在包含电子-阻挡层的多层聚合物电致发光基质中发射色度的变化”，刊于“Jpn.J.Appl.Phys.”35(1996)，Partl，No.9A，pp.4813-4818。对于制造专用蓝色OLEDs来说，选择适当的阻挡层和由此限制可能的发射区具有特别的意义。提出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有有机层的发光元件，特别是有机发光二极管，由至少一个掺杂的载流子传输层（２）、一个发光层（４）和接触层（１，５）组成，其特征在于，在载流子传输层（２）和发光层（４）之间具有由有机材料构成的阻挡层（３）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2000-11-20 10058578.71.一种带有有机层的发光元件，特别是有机发光二极管，由至少一个掺杂的载流子传输层(2)、一个发光层(4)和接触层(1，5)组成，其特征在于，在载流子传输层(2)和发光层(4)之间具有由有机材料构成的阻挡层(3)。2.如权利要求1所述的元件，其特征在于，该元件的组成包括注入空穴的阳极(1)，用于从有机主要物质和受主型掺杂物质中空穴导电的空穴传输层(2)，空穴侧第一个有机阻挡层(3)，发光层(4)，电子侧第二个有机阻挡层(3′)，用于从有机主要物质和施主型掺杂物质中电子导电的电子传输层(2′)，以及用于注入电子的阴极(5)。3.如权利要求1或2所述的元件，其特征在于，阳极(1)和阴极(5)为金属。4.如权利要求1至3所述的元件，其特征在于，层顺序由空穴传输层(2)、阻挡层(3)和发光层(4)几部分多次组成。5.如权利要求1至4所述的元件，其特征在于，发光层由多个层组成。6.如权利要求1至5所述的元件，其特征在于，在阳极(1)和空穴传输层(2)之间和/或者在电子传输层(2′)和阴极(5)之间分别具有改善接触的层。7.如权利要求1至6所述的元件，其特征在于，空穴传输层(2)和/或者电子传输层(2′)中的混合物的克分子浓度根据掺杂分子与主要物质分子的比例处于1∶100000至5∶1的范围内。8.如权利要求1至7所述的元件，其特征在于，空穴传输层(2)和/或者电子传输层(2′)和阻挡层(3，3′)的层厚度处于0.1nm至50μm范围内。9.如权利要求8所述的元件，其特征在于，阻挡层(3；3′)薄于其相应邻接的掺杂层。10.如权利要求1至9所述的元件，其特征在于，阻挡层(3；3′)在邻接的能量位置方面这样确定多数载...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅尔廷法伊弗，卡尔莱奥，扬布洛赫维茨尼默斯，周翔，
申请(专利权)人：诺瓦莱德有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]