有机EL元件、其制造方法及有机EL显示板技术

提供了一种有机ＥＬ元件，它能够防止所施加的膜的膜厚度分布所导致的色度不均匀，具有优良的显示质量，可降低驱动电压并具有层间电路耐受性。根据本发明专利技术一个实施方式的有机ＥＬ元件，包括阳极１１、阴极１２和有机ＥＬ层１３。有机ＥＬ层包括空穴注射层１３１和空穴转移层１３２。空穴注射层包含有机薄膜形成分子和能氧化该有机薄膜形成分子的掺杂剂，掺杂剂相对于标准氢电极的还原电位为０．５－０．８５Ｖ，空穴转移层的电离电势为８．５×１０↑［－１９］或更低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机EL(电致发光)元件，其制造方法以及有机EL显示板，尤其涉及有机EL元件中有机EL层的组成。
技术介绍
近年来，对使用有机EL元件的有机EL显示板进行了许多研究和探索。预期有机EL显示板将成为下一代的显示板，因为它比液晶显示板观察角范围更宽，且响应更快，并且因为有了各种光发射性能的有机物质。有机EL显示板中使用的有机EL元件包括阳极、面对阳极的阴极和位于阳极和阴极之间的有机EL层。通常，阳极、有机EL层和阴极从基片表面上依次层合起来。有机EL层为单层结构或多层结构。当有机EL层为多层结构时，有机EL层包括有机薄膜如有机光发射层，空穴注射层和空穴转移层。有机EL元件是电流驱动的显示元件，当对位于阳极和阴极之间的有机EL层供电时，它自身发射光。阳极、有机EL层和阴极相互重叠的位置作为显示像素。当将有机材料层合至基片上的电极上时，在某些情况下，有机材料真空淀积形成有机薄膜。在汽相沉积有机材料成为薄膜时，若该有机薄膜下面的电极具有附着于上面的外来材料，或其表面上形成有凸起或凹陷，由于这种外来材料、凸起或凹陷的存在会产生不良影响，不能形成所需状态的有机薄膜。已知湿施加法(以下称为施加法)能用来解决这一问题。该施加法包括将形成各自有机薄膜的有机材料分别分散或溶解于各相应的液体中，以各自的溶液形式施加各自的有机材料，覆盖所述外来材料、凸起、凹陷等，因而使有机薄膜形成所需状态。例如，JP-A-2001-351779第0012-0017段指出，通过施加法能形成至少一种有机薄膜。施加法的例子有胶版印刷法、凸版印刷法和掩蔽喷射法。在胶版印刷法和凸版印刷法中，只在某些区域形成薄膜，该薄膜由含有分散或溶解在溶剂中的有机材料的溶液形成。在掩蔽喷射法中，设置有例如玻璃掩模或金属掩模，该掩模具有符合于所需印刷区域的一些镂空区域，然后喷射含有分散或溶解其中的有机材料的溶液。在后一种情况中，将各溶液分散在一气相介质如氮气中，或通过使用双流体喷嘴等，将各溶液进行喷射。施加法中使用的有机材料的各种例子包括聚对苯乙烯(PPV)、聚噻吩和聚吡咯。另一方面，有一种技术，是掺入氧化剂以产生空穴，为的是改善使用这种有机材料所形成的薄膜的导电性。氧化剂的例子包括路易斯酸、质子酸、过渡金属化合物、电解质盐和卤素化合物。施加法设置的有机薄膜的形成和性能可参见例如“有机EL材料技术”(OrganicEL material Technique)第5章，Yoshiharu SATOH编，CMC press出版，2004年5月。根据该非专利文献，使用足够的聚合物有机材料和掺杂剂，不仅能够防止由于施加法提供的表面光滑性而导致的元件电极的短路，而且能够降低元件的驱动电压。然而，当有机EL元件含有水汽时，水汽会在有机EL元件中扩散，形成非发光区域，或者在某些情况下，有机EL元件中的水汽可引起发光度的降低，降低显示质量。用作氧化剂的掺杂剂应具有足够的氧化性，能氧化所施加的有机材料，且具有水汽吸收性随氧化性的增加而增加的趋势。因此，优选使用水汽吸收性低的掺杂剂，即掺杂剂氧化性要低，以避免有机EL元件中水汽导致的不良影响。这种水汽吸收性低的掺杂剂包括有机酸，例如苯磺酸和甲苯磺酸。然而，本专利技术者发现，当使用上述水汽吸收性低的掺杂剂时，所施加膜的厚度分布上的显示不均匀性变得明显。在这方面，下面将进行详细的解释。首先，安排ITO作为阳极，采用喷射法形成PTPDEK层(化学式2表示)，此时使用TBPAH(化学式1表示)作为掺杂剂。在PTPDEK层上，用PPD(化学式3表示)作为空穴转移层。化学式1 化学式2 化学式3 在这种情况下，虽然PTPDEK层薄膜厚度分布上的显示非均匀性不明显，但是发光寿命变短。猜测原因之一是由于TPBAH的高水汽吸收性。虽然TPBAH的电离电势高达9.6×10-19J(6eV)，但TPBAH的水汽吸收性高。认为是因为所施加的膜含有许多残留的水汽，所以Alq3的激发态发生了淬灭。其次，制造一种类似的有机EL元件，掺杂剂从上述TBPAH改为磺基水杨酸，磺基水杨酸的水汽吸收性低，能降低所施加的膜中残留水汽的量。测定了元件发光寿命的降低情况，发现与使用TBPAH的元件相比，改善了发光寿命。然而发现使用磺基水杨酸的元件，其所施加的膜的厚度分布上的色度不均匀。此外，还发现与上述使用TPBAH作为掺杂剂的元件相比，该元件的驱动电压增加。色度的不均匀性使得所施加的膜厚的地方较暗而所施加的膜薄的地方较亮。从这点看来，可以认为是因为施加法产生的膜的电阻由于某种原因而增强，所以可见色度不均匀变得明显。如上所述，希望通过施加法增大层间短路的耐受性。另一方面，如果使用具有高氧化性的掺杂剂以降低有机EL元件的驱动电压，则形成一个非发光区域，或者由于元件中含有的水汽使得发光寿命降低。相反，如果使用具有低氧化性的掺杂剂，厚度分布上的显示不均匀性变得明显，即使可抑制非发光区域的形成或抑制发光寿命的降低。
技术实现思路
基于上述情况提出了本专利技术。一个目的是改善有机EL元件的层间短路耐受性，防止非发光区域的形成或发光寿命的降低，降低驱动电压并抑制显示不均匀性。专利技术者们进行了研究和开发，发现通过用作有机多层薄膜的有机材料、掺杂剂和位于有机多层薄膜上的有机材料的组合，可避免色度不均匀性。专利技术者们还发现，可以降低有机EL元件的驱动电压，得到具有较好层间短路耐受性的有机EL元件。根据本专利技术的第一方面，提供了一种有机EL元件，该有机EL元件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的有机EL层；有机EL层包括与阳极接触的第一有机薄膜、与第一有机薄膜接触的第二有机薄膜；第一有机薄膜包含有机薄膜形成分子和能氧化有机薄膜形成分子的掺杂剂，掺杂剂相对于标准氢电极的还原电位为0.5-0.85V；第二有机薄膜的电离电势为8.5×10-19J或更低。第二有机薄膜与第一有机薄膜界面上的分子可被低氧化性的掺杂剂所氧化，从而降低第一有机薄膜和第二有机薄膜之间的势垒。因为使用这种低氧化性的掺杂剂可防止有机EL元件中的水汽所导致的不良影响，并且因为第二有机薄膜包含低电离电势的材料。根据本专利技术的第二方面，在第一方面所述的有机EL元件中，第一有机薄膜的有机薄膜形成分子的电离电势比第二有机薄膜的电离电势低3.2×10-20J或更多。因此，可以明显提高由阳极的空穴注射能力。根据本专利技术的第三方面，在第一或第二方面所述的有机EL元件中，第一有机薄膜的载流子(carrier)浓度为5×1018(1/cm3)或更高。由于这种载流子浓度，可以充分降低第一有机薄膜和第二有机薄膜之间的势垒，并有效提供抑制色度不均匀性和降低驱动电压的作用。根据本专利技术的第四方面，在第一至第三方面所述的有机EL元件中，第一有机薄膜的有机薄膜形成分子是水不溶性的。因此，可以抑制薄膜中含有的水汽的量。根据本专利技术的第五方面，在第一至第四方面所述的有机EL元件中，第一有机薄膜的有机薄膜形成分子的分子量为1000或更高。因此，可以降低薄膜厚度的不均匀性，并改善阳极涂覆的不均匀性。根据本专利技术的第六方面，在第一至第五方面中任一方面所述的有机EL元件中，第一有机薄膜的掺杂剂是有机酸。有机酸作为低水汽吸收掺杂剂而有效。根据本专利技术的第七方面，在第六方面所述的有机EL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机ＥＬ元件，该元件包括：阳极、阴极、以及位于所述阳极和阴极之间的有机ＥＬ层；所述有机ＥＬ层包括与所述阳极接触的第一有机薄膜和与所述第一有机薄膜接触的第二有机薄膜；所述第一有机薄膜包含有机薄膜形成分子和使所述有机薄膜形成分子氧化的掺杂剂，所述掺杂剂相对于标准氢电极的还原电位为０．５－０．８５Ｖ；所述第二有机薄膜的电离电势为８．５×１０↑［－１９］Ｊ或更低。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中村伸宏，門前和博，原田是伴，大谷新樹，
申请(专利权)人：奥博特瑞克斯株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]