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有機(jī)器件結(jié)構(gòu)及其制造方法

文檔序號:6804809閱讀:137來源:國知局
專利名稱:有機(jī)器件結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及有機(jī)發(fā)光器件(OLED),更具體地說涉及具有混合的有機(jī)層的有機(jī)器件,以及該器件的制造方法。
背景技術(shù)
出于許多原因,使用有機(jī)材料的光-電器件越來越合乎人們的需要。用于制造該器件的許多材料都比較便宜,因此有機(jī)光-電器件比無機(jī)器件更具有潛在的價格優(yōu)勢。此外,有機(jī)材料的內(nèi)在性質(zhì),例如柔性,可使其非常適用于某些特殊應(yīng)用,例如在柔性基底上進(jìn)行制造的應(yīng)用中。有機(jī)光-電器件的例子包括有機(jī)發(fā)光器件(OLED)、有機(jī)光敏晶體管、有機(jī)光電池和有機(jī)光檢測器。對于OLED而言,有機(jī)材料可能比常規(guī)材料具有性能優(yōu)越性。例如,通常可借助適當(dāng)?shù)膿诫s劑容易地調(diào)整有機(jī)發(fā)射層的發(fā)光波長。
本文中所用的術(shù)語“有機(jī)”包括可用于制造有機(jī)光-電器件的聚合材料和小分子有機(jī)材料。“小分子”指非聚合物的任何有機(jī)材料,而且“小分子”實際上也可能非常大。某些情況下小分子可包括重復(fù)單元。例如,使用長鏈烷基作為取代基的分子也不排除在“小分子”類之外。小分子還可結(jié)合在聚合物中,例如作為聚合物主鏈上的連接基團(tuán),或作為主鏈的一部分。小分子還可作為枝狀體(dendrimer)的核心部分,其由一系列構(gòu)架在核心上的化學(xué)外殼組成。枝狀體的核心部分可為小分子的熒光或磷光發(fā)射體。枝狀體可為“小分子”,而且人們認(rèn)為目前用于OLED領(lǐng)域的所有枝狀體均為小分子。
OLED使用有機(jī)薄膜,向器件施加電壓時該有機(jī)薄膜能發(fā)光。在諸如平板顯示器、照明和逆光應(yīng)用中,OLED技術(shù)越來越引起人們的興趣。美國專利No.5,844,363、No.6,303,238和No.5,707,745中公開了若干種OLED材料和構(gòu)造,其全部內(nèi)容引入本文作為參考。
OLED器件通常(但不總是)是要透過至少一個電極發(fā)光,因此可將一個或多個透明電極用于有機(jī)光-電器件中。例如,可將諸如銦錫氧化物(ITO)的透明電極材料用作底電極。還可使用,例如美國專利No.5,703,436和No.5,707,745中公開的透明頂電極,該專利的全部內(nèi)容引入本文作為參考。對于只意圖透過底電極進(jìn)行發(fā)光的器件,頂電極不需要為透明的,其可由具有高電導(dǎo)率的厚反射金屬層組成。類似地,對于只意圖透過頂電極進(jìn)行發(fā)光的器件,底電極可為不透明和/或反射性的。當(dāng)電極不需要為透明時,使用較厚的層可提供更好的導(dǎo)電性,使用反射性電極,由于其將光反射向透明電極,因此可提高透過另一個電極的發(fā)射光。還可制造完全透明的器件,此時兩個電極都為透明的。還可制造側(cè)面發(fā)光的OLED,這種器件中,一個或兩個電極可為不透明或反射性的。
本文中所用的“頂”指離基底最遠(yuǎn),而“底”指離基底最近。例如,對于具有兩個電極的器件,底電極為最接近基底的電極;其通常是制造出來的第一個電極。底電極具有兩個表面,底表面與基底最接近,頂表面遠(yuǎn)離基底。若將第一層描述為“放置在第二層之上”,則第一層遠(yuǎn)離基底放置。除非特殊指出第一層與第二層為“物理接觸”,否則在第一和第二層之間還可有其它層。例如,陰極可被描述為“放置在陽極之上”,即使在二者之間還有各種有機(jī)層。
OLED的一個主要目的是實現(xiàn)圖案化的、全色的平板顯示器,其中紅、綠和藍(lán)色像素被沉積而形成圖案。由于使用汽相沉積體系將掩模用于大面積基底,例如直徑大于0.5米的基底上有困難,因此人們認(rèn)為使用可溶液處理的材料進(jìn)行噴墨印刷,從而對顯示器進(jìn)行圖案化可帶來顯著的優(yōu)越性。人們認(rèn)為噴墨印刷技術(shù)特別適于對用在OLED(其中該OLED具有聚合物-基發(fā)射層)中的可溶液處理的聚合物進(jìn)行圖案化。但是,要選擇適當(dāng)?shù)挠糜诖司酆衔?基體系中的材料,通常要受到下列實際情況的限制必須對用作載體介質(zhì)的溶液進(jìn)行選擇,以避免其下面的層被溶解。通常選擇使用PEDOT:PSS層,用以提供空穴注入和空穴傳輸功能。PEDOT:PSS可溶于水,但不溶于用來處理聚合物基發(fā)射層的某種有機(jī)溶劑。結(jié)果,可將溶液處理法用于將聚合物基的層沉積在PEDOT:PSS上,而不使PEDOT:PSS溶解。
高效OLED,特別是高效電致磷光OLED通常需要具有若干個層,每個層從事獨立的功能。這表明非常希望可以從許多種材料中自由選擇材料用作各個層。例如,對于高效電致磷光OLED,通常希望陽極層和發(fā)射層之間具有兩個空穴傳輸層。第一空穴傳輸層直接與陽極層接觸,主要發(fā)揮其平整特性以及其更有利的空穴注射特性。該層可被稱作空穴注射層(HIL)。第二空穴傳輸層(HTL)可與發(fā)射層直接接觸,其通常選擇為具有高空穴傳導(dǎo)率。該層還可具有附加功能至少部分阻擋電子和/或激子。
人們希望具有一種這樣的器件其中通過使可溶液處理的材料形成圖案而沉積出圖案化的發(fā)射層,將該圖案化的發(fā)射層與用其它方法沉積出的發(fā)射層結(jié)合使用,這樣圖案化發(fā)射層的材料就可從寬范圍的材料中進(jìn)行選擇,而不受其溶解性限制,而用其它方法沉積的發(fā)射層還可包括不適合用溶液處理法進(jìn)行沉積的材料。這樣就獲得了一種能夠發(fā)射寬譜帶的光的器件。
發(fā)明概述提供了一種可具有混合的有機(jī)層的有機(jī)發(fā)光器件。提供了一種制造該有機(jī)發(fā)光器件的方法。對第一有機(jī)材料進(jìn)行溶液沉積,從而在第一電極之上形成圖案化的有機(jī)層。用非溶液處理的方法將第二有機(jī)材料沉積在第一有機(jī)層之上并與第一有機(jī)層進(jìn)行物理接觸,從而形成第二有機(jī)層。第二有機(jī)層在第一有機(jī)層之上形成一個覆蓋層。然后將第二電極沉積在第二有機(jī)層之上。
特別地,本發(fā)明的實施方案在于在全色有機(jī)發(fā)光顯示器中沉積第一有機(jī)層,該層包括可溶液處理的發(fā)射材料,之后用不同于溶液處理法的方法在第一有機(jī)層之上沉積第二有機(jī)層。
更具體地說,本發(fā)明的實施方案在于在全色有機(jī)發(fā)光器件中結(jié)合使用溶液處理法和其它沉積技術(shù)。
本發(fā)明實施方案的目的是提供一種使用壽命得到改善的有機(jī)發(fā)光器件的制造方法。這種改善的使用壽命對電致磷光器件來說可能是獨一無二的,因為電致磷光器件中改進(jìn)的效能可在效能和使用壽命之間實現(xiàn)一個實際有利的權(quán)衡,該有利性要單獨歸功于磷光材料的非常高的效能。
附圖簡述

圖1顯示了具有分離的電子傳輸層、空穴傳輸層和發(fā)射層以及其它層的有機(jī)發(fā)光器件。
圖2顯示了不具有分離的電子傳輸層的反相(inverted)有機(jī)發(fā)光器件。
圖3顯示了具有溶液-沉積的第一有機(jī)層,且該第一層與第二有機(jī)層為物理接觸的有機(jī)發(fā)光器件。
發(fā)明詳述通常,OLED包括至少一個放置在陽極和陰極之間且與陽極和陰極進(jìn)行電連接的有機(jī)層。施加電流時,陽極將空穴注入到有機(jī)層中,陰極將電子注入到有機(jī)層中。注入的空穴和電子各自向相反電荷的電極遷移。當(dāng)電子和空穴定位在同一個分子上時,則形成了“激子”,其為具有激發(fā)能量態(tài)的定域電子-空穴對。當(dāng)激子通過光電發(fā)射機(jī)理衰減時則發(fā)光。一些情況下,激子可定域在激基締合物或激基復(fù)合物上。也可能出現(xiàn)非發(fā)射性機(jī)理,例如熱弛豫現(xiàn)象,但通常認(rèn)為其是不希望的。
例如,美國專利No.4,769,292中所公開的,最初的OLED使用從單重態(tài)(“熒光”)發(fā)光的發(fā)射分子,該專利的全部內(nèi)容引入本文作為參考。熒光的發(fā)射通常出現(xiàn)在小于10納秒的期間內(nèi)。
新近,具有從三重態(tài)(“磷光”)發(fā)光的發(fā)射材料的OLED已被證明。Baldo等人的“Highly Efficient Phosphorescent Emission fromOrganic Electroluminescent Devices”,Nature,vol.395,151-154,1998;(“Baldo-I”)和Baldo等人的“Very high-efficiency greenorganic light-emitting devices based onelectrophosphorescence”,Appl.Phys.Lett.,vol.75,No.3,4-6(1999)(“Baldo-II”),其全部內(nèi)容引入本文作為參考。磷光還可稱作“禁阻”躍遷,因為該躍遷需要改變自旋狀態(tài),而量子力學(xué)表明這種躍遷是不利的。結(jié)果,磷光通常在超過至少10納秒的期間內(nèi)出現(xiàn),而且通常大于100納秒。如果磷光的天然發(fā)射壽命過長,三重態(tài)可能按照非發(fā)射機(jī)理衰變,進(jìn)而不會發(fā)光。非常低的溫度下,在含有雜原子和非共享電子對的分子里也常常能觀察到有機(jī)磷光,2,2’-二吡啶就是這種分子。非發(fā)射衰變機(jī)理通常依賴于溫度,因此在液氮溫度下顯示出磷光的材料可能在室溫下不顯示磷光。但是,如Baldo所論述的,可通過選擇在室溫下發(fā)磷光的磷光化合物來處理該問題。
通常,人們認(rèn)為在OLED中按照約3∶1的比例產(chǎn)生激子,即,約75%的三重態(tài)和25%的單重態(tài)。參見Adachi等人的“Nearly 100%Internal Phosphorescent Efficiency In An Organic Light EmittingDevice”,J.Appl.Phys.,90,5048(2001),其全部內(nèi)容引入本文作為參考。許多情況下,單重態(tài)激子通過“系間竄躍”可容易地將能量轉(zhuǎn)移至三重激發(fā)態(tài),而三重態(tài)激子可能不容易將能量轉(zhuǎn)移至單重激發(fā)態(tài)。結(jié)果,對于磷光OLED,100%的內(nèi)量子效率在理論上是可能的。在熒光器件中,三重態(tài)激子的能量通常損失在將器件加熱了的非輻射衰變過程中,結(jié)果使內(nèi)量子效率要低得多。使用從三重激發(fā)態(tài)發(fā)光的磷光材料的OLED在例如,美國專利No.6,303,238中有所公開,其全部內(nèi)容引入本文作為參考。
在產(chǎn)生磷光之前可能要從三重激發(fā)態(tài)躍遷至產(chǎn)生發(fā)射衰變的中間的非三重態(tài)。例如,與鑭系元素配位的有機(jī)分子通常在定域在鑭系金屬上的激發(fā)態(tài)發(fā)出磷光。但是,這種材料并不會直接從三重激發(fā)態(tài)發(fā)出磷光,而是從以鑭系金屬離子為中心的原子激發(fā)態(tài)發(fā)光。銪的二酮化物絡(luò)合物說明了一組這種類型的物質(zhì)。
通過將有機(jī)分子非常接近地限制(優(yōu)選通過鍵合)高原子序數(shù)的原子上可使從三重態(tài)發(fā)出的磷光相對于熒光有所增強。此現(xiàn)象稱作重原子效應(yīng),其是通過已知的自旋軌道耦合機(jī)理產(chǎn)生的。從有機(jī)金屬分子,例如三(2-苯基吡啶)銥(III)的激發(fā)的金屬-配體電荷轉(zhuǎn)移(MLCT)狀態(tài)可觀察到這種磷光性躍遷。
圖1顯示了有機(jī)發(fā)光器件100。該圖并不必須按比例繪制。器件100可包括基底110、陽極115、空穴注入層120、空穴傳輸層125、電子阻擋層130、發(fā)射層135、空穴阻擋層140、電子傳輸層145、電子注入層150、保護(hù)層155和陰極160。陰極160為具有第一導(dǎo)電層162和第二導(dǎo)電層164的化合物陰極。器件100可通過依次沉積所述各層進(jìn)行制造。
基底110可為能提供希望的結(jié)構(gòu)性質(zhì)的任何適當(dāng)基底?;?10可為柔性或剛性?;?10可為透明、半透明或不透明的。塑料和玻璃為優(yōu)選的剛性基底材料的例子。塑料和金屬箔為優(yōu)選的柔性基底材料的例子。為了有助于制造電路,基底110可為半導(dǎo)體材料。例如,基底110可為硅片,在其上面制造電路,其能控制隨后沉積在基底上的OLED。也可使用其它基底??蓪?10的材料和厚度進(jìn)行選擇以獲得希望的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。
陽極115可為任何導(dǎo)電性能足以將空穴傳輸至有機(jī)層的適當(dāng)?shù)年枠O。陽極115的材料優(yōu)選具有大于約4eV(“高功函材料”)的功函。優(yōu)選的陽極材料包括導(dǎo)電金屬氧化物,例如銦錫氧化物(ITO)和銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AlZnO)和金屬。陽極115(和基底110)可具有足夠的透明度以生成一個底部發(fā)射器件。優(yōu)選的透明基底和陽極組合為可商購獲得的沉積在玻璃或塑料(基底)上的ITO(陽極)。柔性和透明基底-陽極的組合在美國專利No.5,844,363中有所公開,其全部內(nèi)容引入本文作為參考。陽極115可為不透明和/或反射性的。對于一些頂部發(fā)射器件來說,反射性陽極115可能是優(yōu)選的,其用來增加從器件頂部發(fā)射的光的量??蓪﹃枠O115的材料和厚度進(jìn)行選擇,以獲得希望的導(dǎo)電性和光學(xué)性質(zhì)。陽極115為透明時,對于特定的材料可能具有一個厚度范圍,厚度足夠大則提供希望的導(dǎo)電性,而厚度足夠小則提供希望的透明度。也可使用其它陽極材料和結(jié)構(gòu)。
空穴傳輸層125可包括能傳輸空穴的材料??昭▊鬏攲?30可為固有的(未摻雜的)或摻雜的。摻雜作用可用來提高導(dǎo)電性。α-NPD和TPD是固有空穴傳輸層的例子。p-摻雜的空穴傳輸層的一個例子是按照50∶1的摩爾比摻雜了F4-TCNQ的m-MTDATA,參見Forrest等人在美國專利申請No.10/173,682中所公開的內(nèi)容,其全部內(nèi)容引入本文作為參考。也可使用其它空穴傳輸層。
發(fā)射層135可包括在電流通過陽極115和陰極160之間時能發(fā)光的有機(jī)材料。雖然也可使用熒光發(fā)射材料,但優(yōu)選發(fā)射層135含有磷光發(fā)射材料。優(yōu)選使用磷光材料是因為這種材料具有更高的發(fā)光效能。發(fā)射層135還可包括能傳輸電子和/或空穴的主體(host)材料,并摻雜有能捕獲電子、空穴和/或激子的發(fā)射材料,從而激子通過光電發(fā)射機(jī)理從發(fā)射材料中衰減。發(fā)射層135可包括結(jié)合了傳輸和發(fā)射性質(zhì)的單一材料。無論發(fā)射材料是摻雜劑還是主要成分,發(fā)射層135都可包括其它材料,例如對發(fā)射材料的發(fā)射進(jìn)行調(diào)協(xié)的摻雜劑。發(fā)射層135可包括多種發(fā)射材料,其結(jié)合起來能發(fā)射希望的光譜帶的光。磷光發(fā)射材料的例子包括Ir(ppy)3。熒光發(fā)射材料的例子包括DCM和DMQA。主體材料的例子包括Alq3、CBP和mCP。發(fā)射和主體材料的例子公開在Thompson等人的美國專利No.6,303,238中,其全部內(nèi)容引入本文作為參考。發(fā)射材料可按照許多種方式包括在發(fā)射層135中。例如,可將發(fā)射小分子結(jié)合在聚合物中。也可使用其它發(fā)射層材料和結(jié)構(gòu)。
電子傳輸層140可包括能夠傳輸電子的材料。電子傳輸層140可為固有的(未摻雜的)或摻雜的。摻雜作用可用來提高導(dǎo)電性。Alq3是固有電子傳輸層的例子。n-摻雜的電子傳輸層的例子是按照1∶1的摩爾比摻雜了Li的BPhen,參見Forrest等人在美國專利申請No.10/173,682中所公開的內(nèi)容,其全部內(nèi)容引入本文作為參考。還可使用其它電子傳輸層。
可對電子傳輸層的電荷攜載(charge carrying)組分進(jìn)行選擇,從而使電子能夠有效地從陰極注入到電子傳輸層的LUMO(最低空分子軌道)能級中?!半姾蓴y載組分”的材料形成了實際上傳輸電子的LUMO。該組分可為基底材料,或為摻雜劑。有機(jī)材料的LUMO能級的特征通常在于該材料的電子親和勢,而陰極的相對電子注入效能通常以陰極材料的功函為特征。這說明電子傳輸層和相鄰陰極的優(yōu)選性質(zhì)可用ETL的電荷攜載組分的電子親和勢以及陰極材料的功函進(jìn)行表示。尤其,為了獲得高電子注入效能,陰極材料的功函與電子傳輸層中電荷攜載組分的電子親和勢相比,優(yōu)選不高出約0.75eV,更優(yōu)選不高出約0.5eV。最優(yōu)選,電子傳輸層中電荷攜載組分的電子親和勢大于陰極材料的功函。同樣的觀點可用于被注入了電子的任何層。
陰極160可為本領(lǐng)域已知的任何適當(dāng)材料或材料的組合,以使陰極160能夠傳導(dǎo)電子并將它們注入到器件100的有機(jī)層中。陰極160可為透明或不透明的,而且可為反射性的。金屬和金屬氧化物為適當(dāng)?shù)年帢O材料的例子。陰極160可為單層,或者可具有化合物結(jié)構(gòu)。圖1顯示了具有薄金屬層162和較厚導(dǎo)電金屬氧化物層164的化合物陰極160。在化合物陰極中,較厚層164的優(yōu)選材料包括ITO、IZO和其它本領(lǐng)域已知的材料。美國專利No.5,703,436和No.5,707,745(其全部內(nèi)容引入本文作為參考)公開了包括化合物陰極的陰極的例子,該化合物陰極具有例如Mg∶Ag的金屬薄層,其上覆蓋了透明、導(dǎo)電、濺射沉積的ITO層。對于陰極160中與下面的有機(jī)層接觸的部分,無論其是否為單層陰極160,化合物陰極的薄金屬層162或一些其它部分均優(yōu)選由功函低于約4eV(“低功函材料”)的材料制成。還可使用其它陰極材料及結(jié)構(gòu)。
阻擋層可用于減少電荷載體(電子或空穴)和/或離開發(fā)射層的激子的數(shù)量。電子阻擋層130可沉積在發(fā)射層135和空穴傳輸層125之間,用以阻擋電子沿空穴傳輸層125的方向離開發(fā)射層135。同樣,空穴阻擋層140可放置在發(fā)射層135和電子傳輸層145之間,用以阻擋空穴沿電子傳輸層140的方向離開發(fā)射層135。阻擋層還可用于阻擋激子散射出發(fā)射層。阻擋層理論及阻擋層的使用在Forrest等人的美國專利No.6,097,147和美國專利申請No.10/173,682中進(jìn)行了詳細(xì)描述,其全部內(nèi)容引入本文作為參考。
通常,注入層由下述材料構(gòu)成可使電荷載體由一個層,例如電極或有機(jī)層到相鄰有機(jī)層的注入得到改善的材料。注入層還可進(jìn)行電荷傳輸功能。在器件100中,空穴注入層120可為改善空穴由陽極115到空穴傳輸層125的注入的任何層。CuPc是可用作來自ITO陽極115和其它陽極的空穴注入層的材料實例。在器件100中,電子注入層150可為使對電子傳輸層145的電子注入得到改善的任何層。LiF/Al是可用作電子注入層的材料的例子,該電子注入層是從相鄰層注入到電子傳輸層中的層。其它材料或材料的組合也可用作注入層。取決于特定器件的構(gòu)造,注入層放置的位置可不同于器件100中所示的位置。Lu等人在系列號為No.09/931,948的美國專利申請中提供了更多注入層的例子,其全部內(nèi)容引入本文作為參考??昭ㄗ⑷雽涌砂ㄈ芤撼练e材料,例如旋涂聚合物,如,PEDOT:PSS,或者其可為汽相沉積的小分子材料,例如,CuPc或MTDATA。
空穴注入層(HIL)可使陽極表面平整化或濕潤化,從而提供從陽極到空穴注入材料的有效的空穴注入。空穴注入層還可具有電荷攜載組分,該電荷攜載組分具有有利于與HIL的一個面上的相鄰陽極層以及HIL的相反面上的空穴傳輸層相匹配的HOMO(最高空分子軌道)能級,如本文描述相對電離電勢(IP)能時所作的定義?!半姾蓴y載組分”的材料形成了實際上傳輸空穴的HOMO。該組分可為HIL的基底材料,或為摻雜劑。使用摻雜的HIL可對摻雜劑的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行選擇,并可對主體的形態(tài)性質(zhì)進(jìn)行選擇,例如選擇潤濕性、柔軟性、剛性等。HIL材料的優(yōu)選性質(zhì)為,能使空穴有效地從陽極注入到HIL材料中。尤其,HIL的電荷攜載組分優(yōu)選為其IP與陽極材料的IP相比不高出約0.7eV。更優(yōu)選,電荷攜載組分的IP與陽極材料相比不高出約0.5eV。同樣的觀點可用于被注入了空穴的任何層中。HIL材料與通常用在OLED的空穴傳輸層中的傳統(tǒng)空穴傳輸材料的進(jìn)一步區(qū)別在于該HIL材料可以具有基本上小于傳統(tǒng)空穴傳輸材料的空穴傳導(dǎo)性的空穴傳導(dǎo)性。本發(fā)明的HIL厚度可足夠厚,以幫助平整或潤濕陽極層表面。例如,對于非常平滑的陽極表面小至10nm的HIL厚度也可接受。但是,由于陽極表面趨向于非常粗糙,因此在一些情況下希望HIL的厚度高達(dá)50nm。
保護(hù)層可用于在隨后的制造過程中保護(hù)下面的層。例如,用于制造金屬或金屬氧化物頂電極的過程可能損壞有機(jī)層,而保護(hù)層可用于減小或消除這種損壞。在器件100中,保護(hù)層155可在制造陰極160的過程中減小對下面有機(jī)層的損壞。優(yōu)選,對于可傳輸(器件100中的電子)的載體類型,保護(hù)層具有高載體遷移率,從而其不會顯著增大器件100的操作電壓。CuPc、BCP和各種金屬酞菁是可用在保護(hù)層中的材料的例子。還可使用其它材料或材料的組合。保護(hù)層155的厚度優(yōu)選足夠厚,從而在沉積有機(jī)保護(hù)層160后的制造過程中對下面的層產(chǎn)生的損壞很小或沒有,但也不能太厚以免顯著增大器件100的操作電壓??蓪ΡWo(hù)層155進(jìn)行摻雜以提高導(dǎo)電性。例如,CuPc或BCP保護(hù)層160可摻雜Li。在Lu等人的系列號為No.09/931,948的美國專利申請中可找到對保護(hù)層的更詳細(xì)描述,其全部內(nèi)容引入本文作為參考。
圖2顯示了反相OLED 200。該器件包括基底210、陰極215、發(fā)射層220、空穴傳輸層225和陽極230。器件200可通過按所述順序沉積各層來制造。由于最常見的OLED構(gòu)造是陰極放置在陽極之上,而器件200卻是陰極215放置在陽極230之下,因此器件200可稱作“反相”O(jiān)LED。與所述器件100相類似的材料可用在器件200的相應(yīng)層中。圖2提供了一個怎樣從器件100中刪除一些層的例子。
通過非限制性實施例提供了圖1和2中所示的簡單的層狀結(jié)構(gòu),而且應(yīng)理解為本發(fā)明的實施方案可與各種其它結(jié)構(gòu)結(jié)合使用。所述的具體材料和結(jié)構(gòu)為示范性質(zhì),還可使用其它材料和結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計、效能和成本因素,可將以不同方式描述的各種層結(jié)合起來而獲得功能性O(shè)LED,或者完全刪除所述層。還可包括其它未具體說明的層??墒褂门c具體說明的那些材料不同的其它材料。雖然本文中提供的許多實施例都將各層描述為包括單一材料,但應(yīng)該理解為可以使用組合材料,例如主體和摻雜劑的混合物,或更廣泛的混合物。而且,所述層可具有各種亞層。本文中對不同層的命名并非意圖進(jìn)行嚴(yán)格限制。例如,在器件200中,空穴傳輸層225將空穴傳輸和注入到發(fā)射層220中,因此可被描述為空穴傳輸層或空穴注入層。一個實施方案中,OLED可被描述為具有放置在陰極和陽極之間的“有機(jī)層”。該有機(jī)層可包括一個單層,或還可進(jìn)一步包括為所述不同有機(jī)材料的多個層,例如,參考圖1和2。
還可使用未具體描述的結(jié)構(gòu)和材料,例如Friend等人在美國專利No.5,247,190中公開的包括聚合材料的OLED(PLED),該文獻(xiàn)的全部內(nèi)容引入本文作為參考。根據(jù)其它實施例,還可使用具有單一有機(jī)層的OLED。OLED可為疊層結(jié)構(gòu),例如Forrest等人在美國專利No.5,707,745中所作的描述,其全部內(nèi)容引入本文作為參考。OLED結(jié)構(gòu)可脫離圖1和2中所示的簡單的層狀結(jié)構(gòu)。例如,基底可包括有角度的反射性表面,用以改善輸出-耦合,例如Forrest等人在美國專利No.6,091,195中描述的臺式結(jié)構(gòu),和/或Bulovic等人在美國專利No.5,834,893中描述的紋孔結(jié)構(gòu),其全部內(nèi)容引入本文作為參考。
除非另外說明,各個實施方案的任何層都可用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行沉積。對于有機(jī)層,優(yōu)選的方法包括熱蒸發(fā)、噴墨,如美國專利No.6,013,982和No.6,087,196中的描述,其全部內(nèi)容引入本文作為參考,有機(jī)汽相沉積法(OVPD),如Forrest等人在美國專利No.6,337,102中的描述,其全部內(nèi)容引入本文作為參考,以及通過有機(jī)汽相噴印(OVJP)進(jìn)行沉積,如美國專利申請No.10/233,470中的描述,其全部內(nèi)容引入本文作為參考。其它適當(dāng)?shù)某练e方法包括旋涂和其它溶液基處理方法。溶液基的處理方法優(yōu)選在氮氣或惰性氣氛下進(jìn)行。對于其它層,優(yōu)選的方法包括熱蒸發(fā)。優(yōu)選的圖案化方法包括通過掩模進(jìn)行沉積的冷焊法,如美國專利No.6,294,398和No.6,468,819中所作的描述,其全部內(nèi)容引入本文作為參考,以及與一些沉積方法,如噴墨和OVJD相聯(lián)合的圖案化方法。還可使用其它方法。可對欲沉積的材料進(jìn)行變型,以使其與特定的沉積方法相適合。例如,諸如支鏈或直鏈,并優(yōu)選含有至少3個碳原子的烷基和芳基取代基可用在小分子中,以提高其經(jīng)受溶液處理的能力??墒褂镁哂?0或更多個碳原子的取代基,并優(yōu)選為3-20個碳原子。具有不對稱結(jié)構(gòu)的材料與具有對稱結(jié)構(gòu)的材料相比具有更好的溶液處理性,因為不對稱材料可能具有更小的重結(jié)晶趨勢。枝狀體取代基可用于提高小分子經(jīng)受溶液處理的能力。
根據(jù)本發(fā)明實施方案制造的器件可結(jié)合在各種消費產(chǎn)品中,包括平板顯示器、計算機(jī)監(jiān)測器、電視、廣告牌、室內(nèi)或室外照明的燈和/或信號燈、警告牌、全透明顯示器、柔性顯示器、激光打印機(jī)、電話、手機(jī)、個人數(shù)字助理裝置(PDA)、膝上型計算機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、可攜式攝像機(jī)、探視器、微顯示器、車輛、大面積屏壁、電影院或體育場屏幕或標(biāo)記??墒褂酶鞣N調(diào)節(jié)機(jī)制來控制根據(jù)本發(fā)明制造的器件,包括無源矩陣和有源矩陣。許多器件意圖用于適合人的溫度范圍內(nèi),例如18℃-30℃,更優(yōu)選在室溫(20-25℃)下。
本文中描述的材料和結(jié)構(gòu)可應(yīng)用在非OLED器件中。例如,其它光電器件,如有機(jī)太陽能電池和有機(jī)光檢測器中可以使用該材料和結(jié)構(gòu)。更通常,有機(jī)器件,如有機(jī)晶體管中可以使用該材料和結(jié)構(gòu)。
圖3顯示了本發(fā)明的一個實施方案,其中圖案化的發(fā)射層被溶液沉積在空穴傳輸層之上,并與其進(jìn)行物理接觸。在基底310之上制造器件300?;?10之上涂覆有陽極320?;缀完枠O層可選自于任何適當(dāng)?shù)牟牧?。然后將空穴傳輸?30和未摻雜的發(fā)射主體材料層340按上述順序沉積在陽極320之上。
然后用溶液處理法將還包括發(fā)射區(qū)域351和352的圖案化發(fā)射層沉積在層340之上,并與其進(jìn)行物理接觸。然后用非溶液處理的方法沉積另外的發(fā)射層360,從而在包括發(fā)射區(qū)域351和352的圖案化發(fā)射層之上形成一個覆蓋層,并與其進(jìn)行物理接觸。發(fā)射層360包括放置在陰極383下面的有源區(qū)域353,操作該器件時,其就是層360的發(fā)光區(qū)域。任何適當(dāng)?shù)牟牧隙伎捎糜诎l(fā)射層360。例如,發(fā)射層360可通過諸如熱汽相沉積的方法進(jìn)行沉積。通過分別沉積包括紅、綠和藍(lán)色發(fā)射材料的區(qū)域351、352和360可制造全色顯示器。
通過溶液沉積一些發(fā)射區(qū)域,如區(qū)域351和352,之后用其它技術(shù)覆蓋沉積另一個發(fā)射層,如層360,可獲得許多由溶液處理和第二種技術(shù)所帶來的優(yōu)越性。例如,噴墨印刷可用于沉積區(qū)域351和352,從而以相對廉價的技術(shù)獲得良好的用以形成圖案的溶解。然后可通過非-溶液基技術(shù),例如熱汽相沉積或有機(jī)汽相沉積法覆蓋沉積層360。從而可使層360避免任何由溶液基技術(shù)帶來的不利性。但是,可保留與一些溶液基方法相關(guān)的廉價圖案化過程。通過選擇材料從而使層360只在不存在區(qū)域351和352的地方發(fā)光,則可對層360有效進(jìn)行圖案化,即使該層是被覆蓋沉積也可以。因此,不使用遮光板或其它與非-溶液基方法相關(guān)的圖案化技術(shù)就可以沉積層360。
在許多器件中,有利的是對至少一種發(fā)射材料進(jìn)行汽相處理。尤其,人們認(rèn)為由于藍(lán)光發(fā)射材料的寬帶隙和/或磷光材料中激子的長壽命,因此導(dǎo)致磷光發(fā)射材料、藍(lán)光發(fā)射材料,且尤其是發(fā)藍(lán)光的磷光材料對由溶液處理所引入的雜質(zhì)特別敏感。在一個實施方案中,通過非-溶液基的方法可將發(fā)射紅和綠光的磷光材料沉積進(jìn)入圖案化區(qū)域內(nèi),之后再通過非-溶液基的方法覆蓋沉積藍(lán)色磷光材料。在另一個實施方案中,通過溶液處理可將發(fā)射紅和綠光的熒光材料沉積進(jìn)入圖案化區(qū)域內(nèi),之后再通過非-溶液基的方法覆蓋沉積藍(lán)色熒光材料。在另一個實施方案中,可通過溶液基處理方法沉積熒光發(fā)射材料,之后通過非-溶液基的方法覆蓋沉積磷光材料。通過使用非溶液處理法沉積發(fā)射層360,可使層360避免由溶液處理法帶來的不利性。還可使用未具體說明的其它實施方案。
然后將電子傳輸層370沉積在發(fā)射層360之上,并將陰極381、382和383沉積在電子傳輸層370之上??蓪⑷魏芜m當(dāng)?shù)牟牧虾统练e技術(shù)應(yīng)用于基底310、陽極320、空穴傳輸層330、電子傳輸層370和陰極380中。在一個實施方案中,除區(qū)域351和352之外的所有有機(jī)層均通過非-溶液基的方法,例如汽相沉積法進(jìn)行沉積。在另一個實施方案中,可用溶液沉積多個層。
在圖3的實施方案中,可能希望選擇一種主體材料用于層340和351、352和360,這些層的空穴遷移率顯著高于電子遷移率。這種材料中,在層340頂部和區(qū)域351、352和360附近會發(fā)生大部分的重新組合和激子形成,在此處發(fā)射摻雜劑非??赡馨l(fā)生濃縮。此外,還可能希望使用捕獲電荷載體和/或激子的發(fā)射摻雜劑,從而使載體和激子不會逃逸進(jìn)入其它層中,或進(jìn)入未含有足夠發(fā)射摻雜劑的層340和區(qū)域351、352和360的部分中。
圖3的實施方案中描述的方法并不限于圖3所討論的具體層。例如,還可包括未具體描述的層,所描述的層也可被刪除,而且可以改變各層的順序。
在單一器件中可多次使用本文中描述的溶液處理方法,且其可以結(jié)合使用。例如,可制造空穴注入層和空穴傳輸層,之后溶液沉積圖案化的發(fā)射層,隨后再熱汽相沉積其它的發(fā)射層,如參考圖3所作的描述。
本文中所用的“可溶液處理的”意指能夠以溶液或懸浮體形式被溶解、分散或傳輸?shù)揭后w介質(zhì)中,和/或從液體介質(zhì)中沉積出來。
應(yīng)該理解,本文中描述的各種實施方案只是用作示例,其并不意圖限制發(fā)明范圍。例如,本文中描述的許多材料和結(jié)構(gòu)均可在不偏離本發(fā)明范圍的情況下被其它材料和結(jié)構(gòu)替代。應(yīng)該理解,關(guān)于本發(fā)明為什么有效的各種理論并不意圖有限制性。例如,關(guān)于電荷傳輸?shù)睦碚摬⒉灰鈭D有限制性。
材料定義本文中所用的縮寫指下列材料CBP4,4’-N,N-二咔唑-聯(lián)苯m-MTDATA4,4’,4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯基胺Alq3三(8-羥基喹啉)鋁Bphen4,7-二苯基-1,10-菲咯啉n-BPhenn-摻雜BPhen(摻雜了鋰)F4-TCNQ四氟-四氰基-醌二甲烷(quinodimethane)p-MTDATAp-摻雜的m-MTDATA(摻雜了F4-TCNQ)
Ir(ppy)3三(2-苯基吡啶)銥Ir(ppz)3三(1-苯基吡唑(pyrazoloto),N,C(2’))銥(III)BCP2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉TAZ3-苯基-4-(1’-萘基)-5-苯基-1,2,4-三唑CuPc銅酞菁ITO銦錫氧化物NPD萘基-苯基-二胺TPDN,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-雙(苯基)聯(lián)苯胺BAlq雙(2-甲基-8-喹啉)-4-苯基苯酚鋁(III)mCP1,3-N,N-二咔唑-苯DCM4-(二氰基亞乙基)-6-(4-二甲基氨基苯乙烯基-2-甲基)-4H-吡喃DMQAN,N’-二甲基喹吖酮PEDOT:PSS聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)和聚苯乙烯磺酸酯(PSS)的水分散體雖然本發(fā)明就特別的實施例和優(yōu)選實施方案進(jìn)行了描述,但應(yīng)該理解,本發(fā)明并不限于這些實施例和實施方案。因此,所要求的本發(fā)明包括對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說顯而易見的、本文中所述的特定實施例和優(yōu)選實施方案的變型。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)發(fā)光器件,其包括底電極;放置在底電極之上的圖案化的第一有機(jī)層,該層包括能發(fā)射第一光譜帶光的第一區(qū)域;放置在第一有機(jī)層之上并與第一有機(jī)層進(jìn)行物理接觸的第二有機(jī)層,第二有機(jī)層被放置在底電極之上,第二有機(jī)層能夠發(fā)射第二光譜帶的光;和放置在第二有機(jī)層之上的頂電極。
2.權(quán)利要求1的器件,其中圖案化的第一有機(jī)層進(jìn)一步包括第二區(qū)域,其中該第二區(qū)域能夠發(fā)射第三光譜帶的光。
3.權(quán)利要求2的器件,其中所述第一、第二和第三光譜帶的光各自不同。
4.權(quán)利要求2的器件,其中第一光譜帶的光為紅光。
5.權(quán)利要求2的器件,其中第二光譜帶的光為藍(lán)光。
6.權(quán)利要求2的器件,其中第三光譜帶的光為綠光。
7.權(quán)利要求1的器件,其中第一有機(jī)層通過溶液處理法進(jìn)行沉積。
8.權(quán)利要求7的器件,其中溶液處理法通過噴墨法進(jìn)行。
9.權(quán)利要求1的器件,其中第二有機(jī)層通過熱汽相沉積作用進(jìn)行沉積。
10.權(quán)利要求1的器件,其中頂電極包括銦錫氧化物。
11.權(quán)利要求1的器件,其中頂和底電極與有機(jī)層進(jìn)行電連接。
12.權(quán)利要求1的器件,其中第一有機(jī)層為空穴傳輸層,并且第二有機(jī)層為發(fā)射層。
13.權(quán)利要求1的器件,其中第二有機(jī)層為發(fā)射層,其包括純凈的發(fā)射材料的層。
14.權(quán)利要求1的器件,進(jìn)一步包括放置在底電極和第一有機(jī)層之間的第三有機(jī)層。
15.權(quán)利要求14的器件,其中第三有機(jī)層為空穴傳輸層,并且第一有機(jī)層為發(fā)射層。
16.權(quán)利要求14的器件,其中第三有機(jī)層為空穴注射層,并且第一有機(jī)層為發(fā)射層。
17.權(quán)利要求14的器件,其中第三有機(jī)層為電子阻擋層,并且第一有機(jī)層為發(fā)射層。
18.權(quán)利要求14的器件,進(jìn)一步包括放置在底電極和第三有機(jī)層之間的第四有機(jī)層。
19.權(quán)利要求18的器件,其中第四有機(jī)層為空穴傳輸層,并且第三有機(jī)層為電子阻擋層。
20.一種制造有機(jī)發(fā)光器件的方法,包括在基底之上沉積底電極;在底電極之上沉積圖案化的第一有機(jī)層,第一區(qū)域能夠發(fā)射第一光譜帶的光;在第一有機(jī)層之上沉積第二有機(jī)層,并與第一有機(jī)層進(jìn)行物理接觸,該第二有機(jī)層放置在底電極之上,該第二有機(jī)層能夠發(fā)射第二光譜帶的光;和在第二有機(jī)層之上沉積頂電極。
21.一種制造有機(jī)發(fā)光器件的方法,包括在基底之上沉積底電極;在底電極之上沉積圖案化的第一有機(jī)層,其中第一區(qū)域包括兩個區(qū)域,第一個區(qū)域能夠發(fā)射第一光譜帶的光,第二個區(qū)域能夠發(fā)射第三光譜帶的光;在第一有機(jī)層和底電極之上沉積第二有機(jī)層,該第二有機(jī)層能夠發(fā)射第二光譜帶的光;和在第二有機(jī)層之上沉積頂電極。
全文摘要
提供了一種可具有混合有機(jī)層的有機(jī)發(fā)光器件。提供了一種制造該有機(jī)發(fā)光器件的方法。對第一有機(jī)材料進(jìn)行溶液沉積,從而在第一電極之上形成圖案化的有機(jī)層。用非溶液處理的方法將第二有機(jī)材料沉積在第一有機(jī)層之上并與第一有機(jī)層進(jìn)行物理接觸,從而形成第二有機(jī)層。第二有機(jī)層在第一有機(jī)層之上形成一個覆蓋層。然后將第二電極沉積在第二有機(jī)層之上。
文檔編號H01L27/32GK1711653SQ200380103287
公開日2005年12月21日 申請日期2003年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月15日
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