有機(jī)電致發(fā)光元件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種在長(zhǎng)期耐久性和壽命的特性方面優(yōu)良的有機(jī)電致發(fā)光元件。該有機(jī)電致發(fā)光元件具有以下結(jié)構(gòu)，其中由中間層3形成的多個(gè)發(fā)光層4插入正極1和負(fù)極2之間。中間層3具有混合層3a、第一層3b和空穴注入層3c，這些層按此順序從正極1至負(fù)極2形成，混合層3a含有供電子物質(zhì)和傳輸電子的有機(jī)材料，并且第一層3b由電子傳輸材料制成。第一層3b的厚度為0.2至2.0nm的范圍?？昭ㄗ⑷雽?c由接受電子的有機(jī)材料組成。
【專(zhuān)利說(shuō)明】有機(jī)電致發(fā)光元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其可用于照明應(yīng)用的光源、液晶顯示器、平板顯示器等的背光。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)發(fā)光元件(所謂的有機(jī)電致發(fā)光元件)的已知實(shí)例是具有作為正極的透明電極、傳輸空穴層、發(fā)光層(有機(jī)發(fā)光層)、電子注入層和作為負(fù)極的電極的兀件，這些電極按此順序在透明襯底的表面上堆疊。當(dāng)在正極和負(fù)極之間施加電壓時(shí)，通過(guò)電子注入層注入發(fā)光層的電子和通過(guò)傳輸空穴層注入發(fā)光層的空穴彼此再結(jié)合，該再結(jié)合在發(fā)光層中發(fā)光，發(fā)光層中產(chǎn)生的光透過(guò)透明電極和透明襯底向外傳播。
[0003]該有機(jī)電致發(fā)光元件的特征，例如在于它是自發(fā)光的，并且該元件顯示相對(duì)高效率的發(fā)光特性，并且使得可發(fā)射各種色調(diào)的光。特別地，非常期望可將它們用作顯示裝置，例如平板顯示器中的光發(fā)射器，或用作光源，例如液晶顯示器和照明設(shè)備的背光，并且它們中的一些已經(jīng)可商購(gòu)。
[0004]該有機(jī)電致發(fā)光元件在亮度和壽命之間存在取舍(trade off)。因此，正在進(jìn)行對(duì)有機(jī)電致發(fā)光元件的深入開(kāi)發(fā)，即便在光的亮度增加以獲得更明亮圖像和/或獲得更亮的光時(shí)，該有機(jī)電致發(fā)光元件也應(yīng)保持其壽命不受影響。特別地，已提出一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其中多個(gè)發(fā)光層插入正極和負(fù)極之間，并且所述發(fā)光層被電連接(參見(jiàn)例如專(zhuān)利文件1-6)。
[0005]圖4顯示該有機(jī)電致發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的實(shí)例。在作為正極I的電極和作為負(fù)極2的電極之間形成多個(gè)發(fā)光層4a和4b。多個(gè)發(fā)光層4a和4b堆疊,使得中間層3插入相鄰的發(fā)光層4a和4b之間。將該層合結(jié)構(gòu)設(shè)置在透明襯底5的表面上。正極I形成為透光電極，而負(fù)極2形成為反射光電極。在發(fā)光層4a和4b的兩側(cè)上形成的電子注入層和傳輸空穴層未不于圖4中。
[0006]在該構(gòu)造中，中間層3被插入多個(gè)發(fā)光層4a和4b之間，以便其彼此可以電連接。當(dāng)在正極和負(fù)極之間施加電壓時(shí)，多個(gè)發(fā)光層4a和4b同時(shí)發(fā)光，猶如它們彼此被串聯(lián)連接。因?yàn)樵谠撉闆r下，從有機(jī)電致發(fā)光元件發(fā)射的光是從各發(fā)光層4a和4b發(fā)射的光的總和。因此，當(dāng)提供恒定電流時(shí)，該有機(jī)電致發(fā)光元件中的亮度比常規(guī)的有機(jī)電致發(fā)光元件中的亮度更高。因此，可以解決亮度和壽命之間的取舍問(wèn)題。
[0007]中間層3的已知常用構(gòu)造的實(shí)例包括例如(1)BCP:Cs/V205、(2)BCP:Cs/NPD:V205>
(3)Li絡(luò)合物和Al的原位反應(yīng)產(chǎn)物、(4)Alq:Li/IT0/傳輸空穴材料、(5)混合的金屬-有機(jī)層，(6)堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物、(7)N-摻雜層/金屬氧化物層/P-摻雜層的層合體等。在上式中，符號(hào)是指兩種材料的混合物，而符號(hào)V"是指前者和后者兩種組分的層合體。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文件
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)[0010]專(zhuān)利文件I JP2003-272860A
[0011]專(zhuān)利文件2 JP2005-135600A
[0012]專(zhuān)利文件3 JP2006-332048A
[0013]專(zhuān)利文件4 JP2006-173550A
[0014]專(zhuān)利文件5:JP2006-49393A
[0015]專(zhuān)利文件6:JP2004_281371A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0017]然而，如上所述，分隔多個(gè)發(fā)光層的中間層的安裝可能引起操作電壓增大和不希望的電壓增大，并且還可能導(dǎo)致缺陷，例如因膜品質(zhì)劣化所致的短路。
[0018]特別地，在類(lèi)型(I)的中間層的情況下，存在因V2O5層的品質(zhì)差所致的短路導(dǎo)致的缺陷的顧慮。
[0019]此外，在類(lèi)型(2)的情況下，可能的問(wèn)題為由兩個(gè)層之間的副反應(yīng)導(dǎo)致的電壓增大。例如，據(jù)報(bào)道，路易斯酸分子與電子傳輸材料反應(yīng)，并且堿金屬與作為路易斯堿的傳輸空穴材料反應(yīng)，引起操作電壓增大(參見(jiàn)〃Multiphoton organic EL devices forillumination, "meeting of Research Group on Electrical and Electronic Propertiesof Polymer and Organics, Society of Polymer Science, 2005 年 12 月 9 日)。
[0020]還有，在類(lèi)型(3)的情況下，有時(shí)存在的問(wèn)題是用于獲得原位反應(yīng)產(chǎn)物的Li絡(luò)合物的有機(jī)配體組分對(duì)元件特性發(fā)揮不利影響。
[0021]還有，在類(lèi)型(4)的情況下，從作為中間層的ITO向傳輸空穴材料注入空穴并非始終有利，這有時(shí)引起操作電壓和元件特性的問(wèn)題。此外，因?yàn)镮TO的比電阻較小，電荷可能在ITO表面上遷移至不期待發(fā)射的位置，引起從并非期待的發(fā)光區(qū)域的發(fā)光。
[0022]另外，在類(lèi)型(5)的情況下，因?yàn)橹虚g層通過(guò)混合有機(jī)物質(zhì)與包括金屬化合物如金屬氧化物的金屬來(lái)制備，所以中間層的熱穩(wěn)定性劣化，因此尤其在施加大電流時(shí)中間層降解已有顧慮。
[0023]另外，在類(lèi)型出)的情況下，含有堿金屬或堿土金屬的金屬氧化物的中間層的性能不完全足夠好。因此，實(shí)際上需要使用除含有堿金屬或堿土金屬的金屬氧化物之外的一層物質(zhì)，當(dāng)其層合時(shí)，會(huì)使得中間層的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，并使得難以制造該層。
[0024]在類(lèi)型(7)的情況下，公開(kāi)了形成用于防止金屬氧化物擴(kuò)散的層，以防止中間層內(nèi)的P和N摻雜物互相擴(kuò)散。然而,就OLED設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)而言,僅由金屬氧化物制成的層作為中間層的安裝等同于添加折射率高于OLED中主要有機(jī)物質(zhì)的組分。在該情況下，在中間區(qū)域形成折射率的不連續(xù)性大(差異為0.2或更大)，就光學(xué)觀點(diǎn)而言，這將會(huì)引起因折射率差異所致的光學(xué)干涉增大，并因此使得難以設(shè)計(jì)光學(xué)器件。因此，該系統(tǒng)從發(fā)射特性，例如發(fā)光效率而言是不理想的。
[0025]此外，在類(lèi)型(I)和(4)的情況下，尤其當(dāng)有機(jī)電致發(fā)光裝置為大面積裝置時(shí)，存在中間層周?chē)娜毕菘赡鼙粯?gòu)成中間層的膜內(nèi)的應(yīng)力放大的可能性。
[0026]如上所述，具有通過(guò)中間層層合的多個(gè)發(fā)光層的有機(jī)電致發(fā)光元件存在各種問(wèn)題，例如耐久性和壽命，并且，目前對(duì)于克服這些問(wèn)題的中間層存在需求。[0027]鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其具有改進(jìn)的中間層，因此在長(zhǎng)期耐久性和壽命的特性方面優(yōu)良。
[0028]解決該問(wèn)題的方法
[0029]根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光元件是結(jié)構(gòu)為通過(guò)中間層形成的多個(gè)發(fā)光層插入正極和負(fù)極之間的有機(jī)電致發(fā)光元件。中間層具有混合層、第一層和空穴注入層，這些層按此順序從正極至負(fù)極形成?；旌蠈雍泄╇娮游镔|(zhì)和傳輸電子的有機(jī)材料。第一層由傳輸電子的有機(jī)材料制成。第一層的厚度在0.2-20nm的范圍；并且空穴注入層由接受電子的有機(jī)材料構(gòu)成。
[0030]該接受電子的有機(jī)材料優(yōu)選為1，4，5，8，9，11-六氮雜苯并菲-六腈(I, 4, 5, 8, 9, 11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile)。
[0031]所述有機(jī)電致發(fā)光元件還優(yōu)選包括第二層，其由形成于正極和混合層之間的傳輸電子的有機(jī)材料制成。在混合層中含有傳輸電子的有機(jī)材料，并且形成第一層的傳輸電子的有機(jī)材料和形成第二層的傳輸電子的有機(jī)材料為相同的材料。
[0032]另外，根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光元件是結(jié)構(gòu)為通過(guò)中間層形成的多個(gè)發(fā)光層插入正極和負(fù)極之間的有機(jī)電致發(fā)光元件。中間層具有電子注入層和空穴注入層，這些層按此順序從正極至負(fù)極形成。電子注入層含有供電子物質(zhì)和傳輸電子的有機(jī)材料。當(dāng)供電子物質(zhì)和傳輸電子的有機(jī)材料的含量分別設(shè)為Cl和C2時(shí),對(duì)于中間層,靠近中心區(qū)的C1/C2的值比分別鄰近正極和負(fù)極的端部的值更大。
[0033]發(fā)明的有益技術(shù)效果
[0034]根據(jù)本發(fā)明，可抑制含有供電子物質(zhì)和傳輸電子的有機(jī)材料的混合層與空穴注入層直接反應(yīng)，并且抑制混合層和空穴注入層之間界面的混合和在操作期間層間材料的擴(kuò)散。因此，可獲得在長(zhǎng)期耐久性和壽命的特性方面性能優(yōu)良的有機(jī)電致發(fā)光元件。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中的有機(jī)電致發(fā)光元件的層結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
[0036]圖2所示為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中的有機(jī)電致發(fā)光元件的層結(jié)構(gòu)的示意性首1J視圖。
[0037]圖3 (a)和3 (b)所示為一個(gè)實(shí)施例中制備的有機(jī)電致發(fā)光元件的示意性構(gòu)造。圖3(a)為俯視圖，而圖3(b)為沿圖3(a)中A-A，線截取的剖視圖。
[0038]圖4所示為常規(guī)有機(jī)電致發(fā)光元件的一個(gè)實(shí)例的所示層結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下將描述本發(fā)明的有利實(shí)施方案。
[0040]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光元件的層結(jié)構(gòu)，其中發(fā)光層(也稱為有機(jī)發(fā)光層)4和中間層3形成于作為正極I的電極和作為負(fù)極2的電極之間。發(fā)光層4包括多個(gè)發(fā)光層4a和4b,所述多個(gè)發(fā)光層4a和4b以正極I和負(fù)極2堆疊的方向堆疊,并且中間層3插入相鄰的發(fā)光層4a和4b之間。另外，一個(gè)電極(圖1中的正極I)設(shè)置在透明襯底5的表面上。在該實(shí)施方案中，正極I形成透光電極，而負(fù)極2形成反光電極。[0041]雖然在圖1所示的實(shí)施方案中，兩個(gè)發(fā)光層4a和4b通過(guò)中間層3形成為發(fā)光層4，但可堆疊一個(gè)或多個(gè)額外的發(fā)光層4，同時(shí)在其間插入一個(gè)或多個(gè)額外的中間層3。堆疊的發(fā)光層4的數(shù)量并無(wú)特別限制，但是，層數(shù)的增加引起光學(xué)和電子元件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度增力口。因此，堆疊的發(fā)光層4的數(shù)量?jī)?yōu)選為5或更少。類(lèi)似于常用的有機(jī)電致發(fā)光元件、中間層以及(如需要)空穴注入層、傳輸空穴層、電子傳輸層、電子注入層等(這些層未示于圖1中)可形成于發(fā)光層4a或4b和正極I或負(fù)極2之間。
[0042]如圖1所示，在根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光元件中，中間層3由混合層3a、傳輸電子的有機(jī)材料的第一層3b和空穴注入層3c構(gòu)成，這些層以此順序從正極I至負(fù)極2形成。
[0043]如上所述，混合層3a為含有供電子物質(zhì)和傳輸電子的有機(jī)材料的層，其具有注入電子的功能。
[0044]混合層3a中所含的供電子物質(zhì)并無(wú)特別限制，但是，例如可使用具有3.7eV或更小的功函數(shù)的金屬。它們的典型實(shí)例包括JP2009-521109A等中所述的堿金屬、堿土金屬和稀土金屬，例如鈰、鋰、鈉、鎂、鉀、銣、釤、釔和銫、茈、TTF(四硫富瓦烯)、TTT(四硫萘并萘，tetrathionaphthacene)、四(I, 3, 4, 6, 7, 8_六氫-2H-B密唳并[I, 2_a] U密P定)二鶴(II)。
[0045]混合層3a中所含傳輸電子的有機(jī)材料包括例如2，9-二甲基_4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BCP)、三(8-羥基喹啉合)鋁絡(luò)合物(Alq3)、雙(2-甲基_8_喹啉)-4-(苯基苯酚合)鋁絡(luò)合物(BAlq)、菲咯啉衍生物、吡啶衍生物、四嗪衍生物、噁二唑衍生物等。
[0046]混合層3a的厚度并無(wú)特別限制，但優(yōu)選為0.5至20nm。當(dāng)厚度處于上述范圍時(shí)，混合層3a充分地顯示其功能。
[0047]混合層3a中供電子物質(zhì)的含量相對(duì)于整個(gè)混合層3a優(yōu)選為5至50摩爾％，而傳輸電子的有機(jī)材料的含量相對(duì)于整個(gè)混合層3a優(yōu)選為95至50摩爾％。當(dāng)所述含量處于上述范圍時(shí)，其可以更有效地抑制下述的混合層3a和空穴注入層3c之間的直接反應(yīng)。還可以更有效地在操作期間抑制混合層3a和空穴注入層3c之間界面的混合和各層之間材料的擴(kuò)散。
[0048]混合層3a所含的供電子物質(zhì)可以在整個(gè)混合層3a中幾乎均勻地混合，或可以在混合層3a的特殊區(qū)域中混合或?qū)雍?，例如鄰?a的中間區(qū)域的區(qū)域或鄰近與傳輸電子的有機(jī)材料的第一層3b的界面相鄰的區(qū)域?？梢栽谶@些構(gòu)造中產(chǎn)生混合層3a的性質(zhì)，其是作為根據(jù)本發(fā)明的中間層3所需要的，由供電子物質(zhì)和構(gòu)成混合層3a的傳輸電子的有機(jī)材料之間的相互作用表達(dá)。
[0049]用于第一層3b的傳輸電子的有機(jī)材料的實(shí)例包括對(duì)混合層3a中所含的傳輸電子的有機(jī)材料所述的那些。
[0050]第一層3b (其為傳輸電子層)的厚度為0.2至20nm。當(dāng)?shù)谝粚?b的厚度處于上述范圍時(shí)，可以抑制混合層3a和空穴注入層3c之間的直接反應(yīng)，并且在操作期間抑制層3a和3c之間界面的混合和層間材料的擴(kuò)散。因此，可以獲得在長(zhǎng)期耐久性和壽命的特性方面優(yōu)良的有機(jī)電致發(fā)光元件，并且尤其通過(guò)更嚴(yán)格地控制厚度而獲得具有較低操作電壓和在長(zhǎng)期耐久性和壽命的特性方面優(yōu)良的有機(jī)電致發(fā)光元件。第一層3b的厚度更優(yōu)選為0.5至5nm,特別優(yōu)選為2至5nm。
[0051]另一方面，空穴注入層3c優(yōu)選僅由接受電子的有機(jī)材料(也稱為路易斯酸)制成?？昭ㄗ⑷雽?c中的接受電子的有機(jī)材料并無(wú)特別限制，但可能例如是[式I]的結(jié)構(gòu)式表示的吡嗪衍生物。
[0052][式I]
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其具有以下結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)中間層形成的多個(gè)發(fā)光層插入正極和負(fù)極之間， 其中: 所述中間層具有混合層、第一層和空穴注入層，這些層按此順序從所述正極至所述負(fù)極形成，所述混合層含有供電子物質(zhì)和傳輸電子的有機(jī)材料，并且所述第一層由傳輸電子的有機(jī)材料制成； 所述第一層的厚度在0.2至20nm的范圍；并且 所述空穴注入層由接受電子的有機(jī)材料組成。
2.權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中 所述接受電子的有機(jī)材料是1，4，5，8，9，11-六氮雜苯并菲-六腈。
3.權(quán)利要求1或2的有機(jī)電致發(fā)光元件，其還包括由插入所述正極和所述混合層之間的傳輸電子的有機(jī)材料制成的第二層， 其中在所述混合層中含有的傳輸電子的有機(jī)材料，形成第一層的傳輸電子的有機(jī)材料和形成第二層的傳輸電子的有機(jī)材料是相同的材料。
4.一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其具有以下結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)中間層形成的多個(gè)發(fā)光層插入正極和負(fù)極之間， 其中: 所述中間層具有電子注入層和空穴注入層，這些層按此順序從正極至負(fù)極形成； 所述電子注入層含有供電子物質(zhì)和傳輸電子的有機(jī)材料；并且 當(dāng)所述供電子物質(zhì)和所述傳輸電子的有機(jī)材料的含量分別設(shè)為Cl和C2時(shí)，對(duì)于所述中間層，朝向中心區(qū)的C1/C2的值比分別鄰近正極和負(fù)極的位于末端部的C1/C2的值更大。
【文檔編號(hào)】H05B33/12GK103460805SQ201280017022
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】井出伸弘, 伊藤宜弘, 辻博也, 鈴鹿裕子 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社