电致发光器件制造技术

一种电致发光器件，其中包括：用于发射正电荷载体的第一电荷载体发射层；用于发射负电荷载体的第二电荷载体发射层；以及位于电荷载体发射层之间的光发射层，光发射层包含下述成分的混合物：用于从第一电荷载体发射层接收正电荷载体的第一成分；用于从第二电荷载体发射层接收负电荷载体的第二成分；因结合来自第一和第二成分的电荷载体而产生光的第三有机光发射成分；第一、第二和第三成分中的至少一个与第一、第二和第三成分中的另一个形成类Ⅱ半导体界面。（*该技术在2019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电致发光器件，尤其是那些使用有机材料进行光发射的器件。使用有机材料进行光发射的电致发光器件在PCT／WO90／13148和US4539507中有描述，这两者的内容在此引作参考。这些器件的基本结构是光发射有机层，例如为夹在两电极之间的聚对亚苯基亚乙烯基(“PPV”)膜。一个电极(阴极)发射负电荷载体(电子)，而另一个电极(阳极)发射正电荷载体(空穴)。电子和空穴在有机层内结合产生光子。在PCT／WO90／13148中，有机光发射材料为聚合物。在US4539507中，有机光发射材料是众所周知的小分子材料，例如(8-羟基喹啉)铝(“Alq”)。在实际器件中，一个电极典型地是透明的，允许光子从器件逃逸。这些器件对于显示有很大的潜力。然而，有几个明显的问题。一是使器件有效率，尤其在用其功率效率和外部效率测量时。另一个是减小在得到峰值效率时的电压。首先，应该说明此处表示能级、功函数等的值一般是说明性的而不是绝对的。ITO功函数变化范围很大。在文献中引用的数值建议在4-5．2eV的范围内。此处所用的4．8eV是说明性的而非绝对数值。本申请人已做了Kelvin探测测量，该测量表明4．8eV是合理的数值。但是众所周知，实际值取决于ITO淀积工艺及时间函数。对于有机半导体，重要特性是根据电子能级的真空度测量的结合能，具体地是“最高占据的分子轨函数”(“HOMO”)和“最低未占据的分子轨函数”(“LUMO”)级。这些可通过光电发射测量，具体地通过氧化还原电化学势能的测量来估算。在本领域容易理解，这些能量受一些因素例如靠近界面的局部环境的影响，并且是从其上能确定例如峰、峰基线、中间点值的曲线上的点(峰)，所以这些值的使用是指示性的而非定量的。然而，这些相对值是显著的。附图说明图1a示出发射绿光的典型器件的横截面。图1b示出器件上的能级。阳极1是功函数4．8eV的透明铟-锡氧化物(“ITO”)层。阴极2是功函数2．4eV的LiAl层。电极之间是PPV光发射层3，在2．7eV左右具有LUMO的能级5而在5．2eV左右具有HOMO能级6。射入器件的空穴和电子在PPV层内辐射性地重新结合。有助的但没有本质特性的器件是掺杂聚乙烯二羟基苯(“PEDOT”)的空穴迁移层4(见EP0686662和Bayer AG的用于试验产品Al 4071的临时产品信息表)。它提供在4．8eV的中间能级，有助于从ITO发射的空穴到达PPV中的HOMO级。其它的具有不同光学间隙的光发射材料能取代PPV，以便产生其它颜色的光。然而，更大的光学间隙对应于可见光谱的蓝色端，HOMO级一般正好在ITO的相应能级之下。这使得难以发射空穴进入发射层，即需要高电场促使空穴射入半导体层。解决此问题的一个方案是选择另一种阳极材料，但难以找到一种优选的替代物，因为ITO具有良好的透明性、低薄膜电阻和既定的工艺路线。另一方案是增加进一步的空穴迁移层，以便在阳极和发射层之间形成一系列的中间能阶。然而，此处层是由溶液淀积而来，当淀积一层时难以避免前一层破裂，而且在增加数量的层间边界之间截获的空隙或材料会产生问题。在二极管结构中使用多个有机半导体可获得很大好处，这种结构功能的关键是在任意两个互相接触的成分之间的界面电子结构的性质。此种描述的共同起点是在外延生长的Ⅲ-V半导体中形成的异质结众所周知。异质结分成几类，包括类Ⅰ，其中一种材料(材料A)的LUMO和HOMO级在第二材料(材料B)的LUMO-HOMO能量间隙内，如图2a所示；以及类Ⅱ，其中最高HOMO状态和最低LUMO状态之间的最小能量差是在异质结不同侧上的能级之间，如图2b所示。一般认为，与此异质结非常接近的电子-空穴对会安排得电子占据最低LUMO级，空穴占据最高HOMO级。因而，对于类Ⅰ异质结电子和空穴出现在连接的相同侧，但对于类Ⅱ异质结是分离开的。它的重要结果是电子-空穴捕获，并且对类Ⅰ异质结期望有后续的光发射，而对于类Ⅱ则没有。已经有一些在蓝色发射层中结合组分的尝试。在1995年12月25日67(26)《Appl．Phys．Lett．》PP3853-5，Hosokowa等的“有新掺杂物的二苯乙烯基芳撑的高效蓝色电致发光”中，小分子器件中具有其中DPVBi混合有BCzVB或BczVBi的发射层。与主体材料相比，掺杂物具有稍小的带隙和移位的HOMO位置。观察到的光发射仅来自该掺杂物。作者解释为，因掺杂物分子上更小的激子能量引起Foster能量转换。19996年8月No．12《Adv．Mater．》PP982-5中Birgerson等的“共轭聚合物混合物的有效蓝光发射器件”描述使用共轭聚合物混合物的蓝光发射器件。器件的发射层包括PDHPT和PDPP的混合物。这些材料形成类Ⅰ半导体界面(见图2a)，所以光发射只来自PDHPT。文章强调“有必要但不是一定要求光发射(外来)聚合物的HOM0-LUMO间隙比主体聚合物的小。辅助的条件是外来聚合物的HOMO能级必须比主体聚合物的有更低的结合能，而且外来聚合物的LUMO能级必须比主体聚合物的LUMO能级有更高的结合能”。在发射层具有类I界面的其它器件在EP O 532798 A1(Mori等)和US5378519(Kikuchi等)中有描述。利用PPV氰衍生物高电子亲合力的双层EL器件已显示出高的效率，如在US5514878中描述。但是，如1995年8月10日Vol．376《Nature》PP498-500JJ M Halls等的“相互贯穿的聚合物网络的有效光电二极管”和US5670791中观察到强烈的发光猝熄。1998年10月No．9《Adv．Mater．》中Peng等的“用于发光二极管的含噁重氮基的共轭聚合物”描述一种光发射器件，其中发射层包含含噁重氮基的PPV聚合物。噁重氮基显示有助于电子迁移。需指出“PPV段可起到空穴迁移者和发射器的作用。在1997年9月No．2《Adv．Mater．》pp127-131中Garten等的“以双层配置的局部共轭的含Si的PPV共聚物的有效蓝色LED”中，光发射器件具有其中Si-PPV用PVK稀释以减小聚合的发射层。当聚合减小时观察到器件的光致发光效率得到增加。在1998年10月No．9《Adv．Mater．》中Cimrova等的“基于新型聚合物混合物的蓝光发射器件”描述光发射器件，它的发射层包含两种具有“几乎相同HOMO级”的聚合物的混合物。根据本专利技术的第一方面，提供一种电致发光器件，其中包括用于发射正电荷载体的第一电荷载体发射层；用于发射负电荷载体的第二电荷载体发射层；和位于电荷载体发射层之间的光发射层，光发射层包含后述成分的混合物用于从第一电荷载体发射层接收正电荷载体的第一成分；用于从第二电荷载体发射层接收负电荷载体的第二成分；因结合第一和第二成分的电荷载体而产生光的第三有机光发射成分，第一、第二和第三成分中的至少一个与第一、第二和第三成分中的另一个形成类Ⅱ半导体界面。接收和结合电荷载体的过程包括接收来自另一成分的激子，和／或接收独立的随后形成正负电荷载体。光发射层所述成分的一个或全部优选在光发射层中在一定程度上(例如局部或完全)是相分离的(phase-separated)。光发射层相应地包含每个所述成分的区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电致发光器件，其中包括：用于发射正电荷载体的第一电荷载体发射层；用于发射负电荷载体的第二电荷载体发射层；以及位于电荷载体发射层之间的光发射层，其中包含以下成分的混合物：用于从第一电荷载体发射层接收正电荷载体的第一成分； 用于从第二电荷载体发射层接收负电荷载体的第二成分；以及因第一和第二成分的电荷载体结合而产生光的第三有机光发射成分；第一、第二和第三成分中的至少一个与第一、第二和第三成分中的另一个形成类Ⅱ半导体界面。

【技术特征摘要】
GB 1998-3-13 9805476.01．一种电致发光器件，其中包括用于发射正电荷载体的第一电荷载体发射层；用于发射负电荷载体的第二电荷载体发射层；以及位于电荷载体发射层之间的光发射层，其中包含以下成分的混合物用于从第一电荷载体发射层接收正电荷载体的第一成分；用于从第二电荷载体发射层接收负电荷载体的第二成分；以及因第一和第二成分的电荷载体结合而产生光的第三有机光发射成分；第一、第二和第三成分中的至少一个与第一、第二和第三成分中的另一个形成类Ⅱ半导体界面。2．一种如权利要求1所述的电致发光器件，其中第一成分、第二成分和第三成分在光发射层内至少是部分地相分离(phase-separated)的。3．一种如权利要求1或2所述的电致发光器件，其中光发射层内第一成分的浓度在朝着第一电荷载体发射层方向是增加的。4．一种如权利要求3所述的电致发光器件，其中包括位于发射层和第一电荷载体发射层之间的层，第一成分与其材料的亲合力比第二成分与它的亲合力更大。5．一种如权利要求4所述的电致发光器件，其中位于发射层和第一电荷载体发射层之间的层包含第一成分。6．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中光发射层内第二成分的浓度在朝着第二电荷载体发射层方向是增加的。7．一种如权利要求6所述的电致发光器件，其中包括位于发射层和第二电荷载体发射层之间的层，第二成分与其材料的亲合力比第一成分与它的亲合力更大。8．一种如权利要求7所述的电致发光器件，其中位于发射层和第二电荷载体发射层之间的层包含第二成分。9．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中第三成分和第一成分与第二成分中的至少一个是相同分子的功能组分。10．一种如权利要求9所述的电致发光器件，其中第三成分和第一成分与第二成分中的至少一个是共聚物。11．一种如权利要求9所述的电致发光器件，其中第三成分是第一和／或第二成分聚合物链的侧基。12．一种如权利要求9所述的电致发光器件，其中第一和／或第二成分是第三成分聚合物链的一个或更多个的侧基。13．一种如权利要求1-8任一项所述的电致发光器件，其中第一、第二和第三成分是不同的分子。14．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中光发射层通过一起淀积第一、第二和第三成分形成。15．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中光发射层包括两个或更多个的子层，其每一个包含第一、第二和第三成分。16．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中所有的第一、第二和第三成分与第一、第二和第三成分的其它个形成类Ⅱ半导体界面。17．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中第三成分的光学间隙大于1．8eV。18．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中第一成分为能接收来自第一电荷载体发射层的正电荷载体并在主链中包含和／或作为侧基的胺基的共轭聚合物。19．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中第二成分为F8。20．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中第一成分具有在第二和第三成分的LUMO能级之间的LUMO能级。21．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中第三成分为PFM。22．一种如权利要求1-19任一项所述的电致发光器件，其中第三成分的光学间隙小于第一和第二成分的光学间隙。23．一种如权利要求1-19或22任一项所述的电致发光器件，其中第三成分为F8BT或可溶解的PPV。24．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中第一、第二和第三成分的至少一个为有机材料。25．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中第一、第二和第三成分的至少一个为共轭聚合物材料。26．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中第一电荷载体发射层是位于光发射层和阳极电极层之间的正电荷载体迁移层。27．一种如权利要求26所述的电致发光器件，其中第一电荷载体发射层与光发射层形成类Ⅱ半导体界面。28．一种如权利要求1-25任一项所述的电致发光器件，其中第一电荷载体发射层为阳极电极层。29．一种如权利要求26-28任一项所述的电致发光器件，其中阳极电极层的功函数大于4．3eV。30．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中第二电荷载体发射层是位于光发射层和阴极电极层之间的负电荷载体迁移层。31．一种如权利要求30所述的电致发光器件，其中第二电荷载体发射层与光发射层形成类Ⅱ半导体界面。32．一种如权利要求1-29任一项所述的电致发光器件，其中第二电荷载体发射层为阴极电极层。33．一种如权利要求30-32任一项所述的电致发光器件，其中阴极电极层的功函数小于3．5eV。34．一种如权利要求26-33任一项所述的电致发光器件，其中电极层或至少一个电极层是可透射光的。35．一种如前面任一项权利要求所述的电致发光器件，其中位于所述第一、第二和第三成分中至少一个和第一、第二和第三成分中另一个之间的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里米H伯勒斯，理查德H弗兰德，克里斯托弗J布莱特，戴维J莱西，彼得迪瓦恩，
申请(专利权)人：剑桥显示技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]