有机电致发光元件制造技术

本发明专利技术的有机电致发光元件将一种新的概念引入结构，以提高其效率，并获得高可靠性和高成品率。该有机电致发光元件具有电场发光膜，它含有能够引起电场发光的有机材料并提供在第一电极和第二电极之间，该元件包括：电场发光膜中的作为浮置电极的载流子产生层；第一电极和电场发光膜之间的绝缘膜，以及第二电极和电场发光膜之间的绝缘膜，其中有机电致发光元件由交流偏压驱动。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有机电致发光元件，其具有当施加电场时能够实现发光的有机化合物层。具体地说，本专利技术涉及通过交流偏压来发光的有机电致发光元件。
技术介绍
与无机化合物比较，有机化合物包括更多种材料系统，并且通过适当的分子设计可以合成具有各种高级功能的有机材料。而且，有机化合物的特点在于采用有机化合物形成的薄膜等表现出极大的柔韧性，并且通过聚合作用还可以获得优越的可加工性能。根据这些优点，近年来，使用功能有机材料的光子学和电子学技术受到关注。利用有机材料的光学性质的光子学技术在当代工业技术中已经扮演一个重要的角色。例如，感光材料，如光刻胶，已成为半导体精细工艺的光刻技术中必不可少的材料。此外，由于有机化合物本身具有光吸收的特性和由光吸收产生的光发射特性(荧光或磷光)，因此作为发光材料例如激光颜料等，它们具有相当大的可适用性。另一方面，由于有机化合物自身没有载流子，所以它们基本上具有优越的绝缘性能。因此，在利用有机材料的电特性的电子领域，有机化合物主要的常规用途是绝缘体，诸如用作绝缘材料、保护材料以及覆盖材料。但是，具有使大量的电流在基本上是绝缘体的有机材料内流动的装置，并且这些装置也开始在电子领域实际应用。这里论述的“装置”可以大致地分为两类。第一类装置，由导电聚合物作代表，其中π-共轭系统有机化合物掺有受主(电子受主)或施主(电子施主)以给-π共轭系统有机化合物供给载流子(例如，参照非专利对比文件1)。通过增加掺杂量，载流子将增扩到一定的区域。因此，它的暗电导率也将随之增加，以致将有效地使电流流动。非专利对比文件1Hideki Shirakawa，Edwin J.Louis，Alan G.MacDiarmid，Chwan K.Chiang和Alan J.Heeger“导电有机聚合物的合成聚乙炔(polyacetyrene)的卤素衍生物，(CH)x”Synthesisof Electrically Conducting Organic PolymersHalogenDerivatives of Polyacetyrene，Chem.Comm.1977，16，第578-580页。掺杂受主/施主以提高暗电导率从而使电流在有机材料中流动的这种装置的一部分已应用于电子领域。其例子包括使用聚苯胺或多并苯(polyacene)的可充电蓄电池以及使用聚吡咯的电场电容器。使大量的电流在有机材料中流动的另一类装置使用SCLC(空间电荷限制电流)。SCLC是通过从外部注入空间电荷并移动它而使之流动的电流，其电流密度用蔡尔德定律表示，亦即，如下面的公式1所示。在公式中，J表示电流密度、ε表示相对介电常数、ε0表示真空介电常数、μ表示载流子迁移率、V表示电压以及d表示施加电压V的电极之间的距离公式1J＝9/8·εε0μ·V2/d3注意SCLC由公式1表示，其中假定当SCLC流动时没有任何载流子俘获(trap)产生。由载流子俘获限制的电流称为TCLC(俘获电荷限制的电流)，并且它与电压功率成正比，但是SCLC和TCLC的流速都是由本体确定的电流。因此，在下文中SCLC和TCLC都用同样的方式处理。这里，为了比较，公式2表示为根据欧姆定律的欧姆电流流动时的电流密度的公式。σ表示电导率，E表示电场强度公式2J＝σE＝σ·V/d在公式2中，由于电导率σ表示为σ＝neμ(n指载流子密度、e指电荷)，因此载流子密度是包括在决定流动的电流量的因子中。因此，在具有一定程度的载流子迁移率的有机材料中，只要不通过如上所述的掺杂增加材料的载流子密度，那么欧姆电流就不会在通常几乎没有载流子的有机材料内流动。但是，如公式1所示，决定SCLC的因子是介电常数、载流子迁移率、电压以及施加电压的电极之间的距离。载流子密度是不相干的。换句话说，即使在有机材料绝缘体没有载流子情况下，通过使施加有电压的距离d足够小，以及通过选择具有显著的载流子迁移率μ的材料，也可能从外部注入载流子以使电流流动。采用该装置时，有机材料中电流流动量可以达到普通半导体的水平或更多。因此，具有很大的载流子迁移率μ的有机材料，换而言之，能够潜在地输运载流子的有机材料可以称作“有机半导体”。顺便提及，甚至在使用如上所述的SCLC的有机半导体元件中，使用功能有机材料的光子性能和电性能作为光电子器件的有机电致发光元件(在下文中称为″有机EL元件″)，近年来已特别表现出非凡的进步。由C.W.Tang等于1987年发表了有机EL元件的最基本结构(例如，参照非专利对比文件2)。非专利对比文件2C.W.Tang和S.A.Vanslyke，“有机电致发光二极管”，《应用物理通信》(Applied physics Letters)，Vol.51，No.12，第913-915页(1987)登载在参考对比文件2中的元件是一种二极管元件，其中总厚约100nm的有机薄膜夹在电极间，且通过层叠空穴-输运有机化合物和电子-输运有机化合物构造该有机薄膜，以及该元件使用发光材料(荧光材料)作为电子-输运化合物。通过向元件施加电压，可以获得光发射以作为发光二极管。光-发射机制被认为如下方式工作。也就是说，通过施加电压到夹在电极之间的有机薄膜，从电极注入的空穴和电子在有机薄膜内复合以形成受激分子(下面称为“分子激子”)，并且当这些分子激子回到它的基态时发射光。注意，可以利用由有机化合物形成的单重态和三重态激子。由于基态通常是单重态，因此，来自单重激发态发射的光称为荧光，来自三重激发态发射的光称为磷光。本说明书中的论述涵盖来自两种激发态发射的光的情况。就如上所述的有机EL元件而言，有机薄膜通常形成为约100到200nm厚的薄膜。而且，由于有机EL元件是自发光元件，其中光从有机薄膜自身发出，所以不需要一般液晶显示器中使用的背光。因此，有机EL元件具有很大的优点，它可以制成极其薄和极其轻。而且，在约100到200nm厚的薄膜中，例如，由有机薄膜的载流子迁移率所表现的从载流子注入到发生复合的时间约几十纳秒。即使从载流子的复合到发光过程需要时间，发光也可以在微秒的数量级内实现。因此，有机薄膜一个特点是响应时间极其快。由于薄、轻和迅速的响应时间等的上述性能，有机EL元件作为下一代平板显示器件受到关注。而且，由于它是自发光并且它的可见范围宽，因此它的可见性相对好并且被认为是用于便携式器件的显示屏的有效元件。有机EL元件是利用使SCLC在有机半导体流动的装置的器件，但是，通过使SCLC流动加速了有机半导体的功能退化。观察有机EL元件作为例子，众所周知，元件的寿命(亦即，发光亮度的半衰期)退化几乎与它最初的亮度成反比，或，换言之，与流动的电流量成反比(例如，参照非专利对比文件3)。非专利对比文件3Yoshiharu SATO(佐藤佳晴)，“应用物理学/有机分子电子学和生物电子学日本协会”(The Japan Society ofApplied Physics/Organic Molecular Electronics andBioelectronics，vol.11，No，1(2000)，第86-99页根据上文论述，因通过提高有机EL元件的电流效率(相对于电流产生的亮度级)，可以减小为实现一定亮度级所用的电流，因此可以减小如上所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机电致发光元件包括：第一电极；第二电极；以及含有能够引起电场发光的有机化合物并提供在第一电极和第二电极之间的电场发光膜，其中所述电场发光膜中包含有载流子产生层，所述载流子产生层为浮置电极；其中，在所述第一电极和电场发光膜之间提 供第一绝缘膜，所述第一绝缘膜防止载流子从第一电极注入到电场发光膜，以及其中，在所述第二电极和电场发光膜之间提供第二绝缘膜，所述第二绝缘膜防止载流子从第二电极注入到电场发光膜。

【技术特征摘要】
JP 2002-8-9 233526/021.一种有机电致发光元件包括第一电极；第二电极；以及含有能够引起电场发光的有机化合物并提供在第一电极和第二电极之间的电场发光膜，其中所述电场发光膜中包含有载流子产生层，所述载流子产生层为浮置电极；其中，在所述第一电极和电场发光膜之间提供第一绝缘膜，所述第一绝缘膜防止载流子从第一电极注入到电场发光膜，以及其中，在所述第二电极和电场发光膜之间提供第二绝缘膜，所述第二绝缘膜防止载流子从第二电极注入到电场发光膜。2.根据权利要求1的有机电致发光元件，其中该有机电致发光元件通过交流偏压驱动。3.根据权利要求1的有机电致发光元件，其中电场发光膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：筒井哲夫，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]