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CN1765157A - 具有改进的光去耦的电致发光器件 - Google Patents

具有改进的光去耦的电致发光器件 Download PDF

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CN1765157A CNA2004800078142A CN200480007814A CN1765157A CN 1765157 A CN1765157 A CN 1765157A CN A2004800078142 A CNA2004800078142 A CN A2004800078142A CN 200480007814 A CN200480007814 A CN 200480007814A CN 1765157 A CN1765157 A CN 1765157A
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Abstract

本发明涉及一种包括基材(1)和夹层的电致发光器件，其中所述夹层由第一电极(2)、电致发光层(5)和第二电极(6)组成。含导电颗粒(7)的层(3)与第一电极(2)或第二电极(6)邻接，所述层(3)可以改进电致发光器件的光去耦。

Description

具有改进的光去耦的电致发光器件
本发明涉及一种包括基材和夹层的电致发光器件，其中所述夹层由第一电极、电致发光层和第二电极构成。
电励显示系统是已知的，它们以基于各种原理的不同形式被广泛应用。
其中一种原理就是利用有机发光二极管即OLED作光源。有机发光二极管是由若干个功能层组成的。在″Philips Journal ofResearch，1998，51，467″中记述了OLED的一种典型结构。其典型结构包括作透明电极(阳极)的ITO(氧化铟锡)层、导电聚合物层、电致发光层即发光材料特别是发光聚合物层、和由金属优选地由具有低选出功的金属构成的电极(阴极)。这种结构通常施加在一般为玻璃的基材上。所产生的光穿过基材到达观察者。在电致发光层内包含发光聚合物的OLED又称作聚合物LED或PLED。
这种器件的缺陷在于：在电致发光层内产生的光不是经过最短路径在观察者方向部分地离开电致发光层，而是通过在各个层之间的界面例如透明电极与基材之间或电致发光层与透明电极之间的界面处的全反射传到器件的外缘。由于这种内部全反射，所产生的光中高达80％的部分被损耗了。
因此本发明的一个目的就是提供一种具有改进的光去耦的OLED基电致发光器件。
此目的是通过一种包括基材和与基材邻接的夹层的电致发光器件实现的，其中所述夹层至少由第一电极、电致发光层、第二电极和含导电颗粒层组成。
通过向电致发光器件的层序列中引入含导电颗粒层，破坏了所发光在与邻接致密层的界面处的全反射，有更多的光从电致发光器件去耦。邻接层位于导电颗粒周围，使得电致发光层中产生的光可以通过在颗粒边缘处的折射离开电致发光器件。
含导电颗粒层的另一个优点在于它还可以充当电阻。含导电颗粒层的高电阻防止了第一和第二电极短路。含导电颗粒层的高比电阻还使得例如该层以非结构化的方式施加在结构化的第一电极上而不使后者短路成为可能。
通过如权利要求2或3所要求保护的含导电颗粒层在夹层中的有利选择排列，大多数各种电致发光器件中的光去耦都可以得到改进。
权利要求4和5所要求保护的有利实施方案保证了含导电颗粒层的粗糙可以被邻接层抵消。此外，穿过含导电颗粒层的光散射很低。
如权利要求5所要求保护的有利选择的材料价格便宜且容易制成期望的粒径。
通过权利要求7所要求保护的有利选择的材料，含导电颗粒层的比电阻可以在很宽的范围内变化，从而适合电致发光器件的结构和目的以及适合电致发光器件中使用的其它材料。
下面将参照附图所示的实施方案的实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不仅限于此。
图1示出了根据本发明的电致发光器件的横截面图。
图2示出了根据本发明的另一电致发光器件的横截面图。
图3示出了常规电致发光器件和根据本发明的电致发光器件的亮度分布图。
图4示出了根据本发明的又一电致发光器件的横截面图。
根据本发明的电致发光器件包括与夹层邻接的基材，其中所述夹层至少由第一电极、含导电颗粒层、电致发光层和第二电极组成。夹层中还可以包括其它层。
在电致发光器件中产生的光可以通过基材(″底部发光″)或通过第二电极(″顶部发光″)发出。如果它通过基材发出，则基材和第一电极是透明的。如果它通过第二电极发出，则第二电极是透明的且第一电极优选地是反射性的。
含导电颗粒层在夹层中的排列取决于光发出的方向。如果光通过基材发出，则含导电颗粒层与第一电极邻接。如果光通过第二电极发出，则含导电颗粒层与第二电极邻接。
如图1所示，“底部发光”的电致发光器件包括基材1，优选地是透明玻璃板或透明聚合物膜。夹层与基材1邻接，所述夹层至少由第一电极2、含导电颗粒7的层3、导电层4、电致发光层5和第二电极6组成。第一电极2充当阳极，第二电极6充当阴极。
第一电极2优选地是透明的且可以包含例如铟掺杂的氧化锡(ITO)。第一电极2可以是结构化的并包含大量平行的导电材料条。或者，第一电极2还可以是非结构化的并被设计成平面。第二电极6可以例如包括金属如铝、铜、银或金、合金或n掺杂的硅。第二电极6可以是结构化的并包含大量平行的导电材料条。可能优选的是，第二电极6包括两个或更多导电层。可能特别优选的是，第二电极6包括碱土金属第一层，例如钙或钡层，和铝第二层。第二电极6是结构化的并含有大量平行的一种或多种导电材料的条。
导电层4特别用于改善电致发光层5的空穴注入，因此又称为空穴传输层。导电层4优选地是导电层。导电层4可以例如包括聚亚乙基二氧噻吩(PDOT)与聚(苯乙烯磺酸酯)的混合物。
电致发光层5可以包含发光聚合物或有机小分子。根据电致发光层5所用材料的种类，器件被称作LEP(发光聚合物)或聚合物LED或SMOLED(小分子有机发光二极管)。电致发光层5优选地含有发光聚合物。所用发光聚合物可以是，例如，聚(对苯乙炔)(PPV)或取代的PPV例如二烷氧基取代的PPV。
或者，夹层中可以包含其它层，例如位于第二电极6和电致发光层5之间的电子传输层。
在施加适当的电压后(通常为1伏)，在电极2、6上正负电荷载流子被注入，所述电荷载流子迁移到电致发光层5，在那里复合并从而产生光。这种光穿过导电层4、含导电颗粒7的层3、第一电极2和基材1传向观察者。如果电致发光层5掺杂了荧光染料，则由电子空穴复合所产生的光会激发染料，反过来又会发光，例如三基色中的一种。
图2示出了根据本发明的另一电致发光器件的横截面图。在此实施方案中，电致发光器件含有PADDO 8。PADDO是由用来在溅射步骤中制造第二电极6的光致抗蚀剂制成的结构。优选地，PADDO 8是一个光致抗蚀剂条且其在面向基材1一侧的条宽小于相对侧的宽度。PADDO 8的几何形状保证了在溅射第二电极6的材料时，制造出几何和电分离的一种或多种导电材料的条。
含导电颗粒7的层3优选地含有导电金属氧化物或导电聚合物的导电颗粒。实际为绝缘体的材料可以例如通过掺杂金属阳离子或通过晶格中的缺陷变成导电的。本身导电的材料的电导率也可以通过这些手段来提高。导电颗粒的适合材料例如是SnO2、ZnO、CeO2、SnO2:In(ITO)、SnO2:Sb(ATO)、ZnO:F或ZnO:Al。举例来说，PDOT可被用作导电聚合物。
导电颗粒7的粒径最多是邻接层例如导电层4、电致发光层5或电子传输层厚度的两倍，并优选地在10-400nm之间。
或者，含导电颗粒7的层3除导电颗粒之外还可以包含直径优选地在10-400nm之间的绝缘颗粒。
在电致发光器件中，在电致发光层5中产生并传到与含导电颗粒7的层3的界面处的光在导电颗粒7的边缘被折射。此光然后穿过第一电极2和基材1离开器件。该电致发光器件具有改进的光去耦。
根据材料不同，含导电颗粒7的层3具有不同的比电阻值，该值优选地大于100Ωm。特别地，在含有PADDO结构的电致发光器件的一个实施方案中，重要的是一个层的比电阻很高，使得第一电极2的导电材料条不会短路。
由于含导电颗粒7的层3承担了电阻功能，所以夹层中的其它层，特别是导电层4可以在很宽的范围内改动以提高电致发光器件的效率。在改动过程中不必再考虑这些层作为电阻的功能。
图3示出了用CCD摄像机在根据本发明的具有含导电颗粒7的层3的电致发光器件的发射面之上进行的线扫描，与不具有此层的常规电致发光器件进行对比。常规器件的峰值亮度标准化为1。两种器件都包含140nm厚的ITO层作第一电极2、200nm厚的PDOT层作导电层4、80nm厚的PPV层作电致发光层5和由5nm厚的钡第一层和200nm厚的铝第二层构成的205nm厚的第二电极6。根据本发明的器件另外具有一个600nm厚的含粒径为200nm的SnO2导电颗粒7的层3。
图4示出了″顶部发光″的电致发光器件。在此实施方案中，含导电颗粒7的层3与第二电极6邻接。在此实施方案中，第一电极2优选地是反射性的并可以包含金属或合金。第二电极6是透明的并含有透明金属。
为制造含导电颗粒7的层3，首先制备一种含有导电颗粒7的水悬浮液。导电颗粒7在此悬浮液中的浓度优选地在10-20wt％之间。另外，悬浮液中还可以加入掺合剂，所述掺合剂可以提高水悬浮液的湿润性或粘度。例如，水悬浮液中可以包含聚乙烯醇(PVA)。
含导电颗粒7的水悬浮液优选地通过旋涂施加到配备有第一电极2的基材1上。可能有利的是预先通过膜式过滤器挤压水悬浮液以除去灰尘及其他颗粒杂质。要涂覆的基材1附在旋涂机上，水悬浮液施加在以100-1000rpm的速度旋转的基材1上。在旋转中，借助于红外线灯干燥液膜，然后将所得涂覆的基材1放在150-180℃的烘箱中。从而得到一个牢牢粘合在第一电极2上的含导电颗粒7的透明层3。该含导电颗粒7的层3的层厚适配电致发光器件的相应尺寸。含导电颗粒7的层3的厚度优选地小于1000nm。
在制造含导电颗粒7的层3之后，用已知方法施加夹层的各层并根据它们的功能进行构造。成品电致发光器件可以配备能进一步防止电致发光器件不受机械应力、水分等等侵害的层或罩。
实施例1
通过用去离子水适当稀释粒径为100nm的SnO2溶胶制备SnO2浓度为15wt％的水悬浮液。将所得水悬浮液用孔径5μm的膜式过滤器过滤。用0.7mm厚的玻璃板作基材1，上面涂有140nm厚的ITO层作第一电极2，将基材1放在旋涂机上并用上述含SnO2的水悬浮液涂覆。基材1以200rpm的速度旋转，所施加的悬浮液在旋转中借助于红外线灯干燥。然后将涂覆的基材1放入150℃的烘箱中。含SnO2导电颗粒的层3的层厚为400nm，所述层很好地粘附在第一电极2上。然后施加200nm厚的含PDOT和聚(苯乙烯磺酸酯)的层作导电层4、80nm厚的含PPV层作电致发光层5和由5nm厚的钡第一层与200nm厚的铝第二层构成的第二电极6。
由此获得了一种具有改进的光去耦的单色电致发光器件，如图3所示，其亮度和效率比不带含导电颗粒7的层3的电致发光器件好100％。
实施例2
以与实施例1类似的方法制造电致发光器件，区别在于电致发光层5是结构化的且含有发三基色(即红、绿和蓝)光的三种不同发光聚合物。所用发红光聚合物例如可以为聚[2-甲氧基-5-(2′乙基己氧基)-1，4-(氰基亚乙烯基)亚苯基](CN-PPV)，所用发绿光聚合物例如可以为聚(2-甲氧基-5-(2’乙基己氧基)-对苯乙炔)(MEH-PPV)，所用发蓝光聚合物例如可以为聚(9，9-二辛基芴-2，7-二基)(PFO)。
由此得到具有改进的光去耦的全色电致发光器件。
实施例3
在用作基材1的0.7mm厚玻璃板上涂覆作第一电极2的140nm厚ITO层。在电极2上施加光敏光致抗蚀剂层，并对其进行曝光和显影，由此制备PADDO结构8。然后，如实施例1中所述，施加夹层的其余层3、4、5和第二电极6。
由此获得具有改进的光去耦的单色电致发光器件。
实施例4
在用作基材1的0.7mm厚玻璃板上涂覆作第一电极2的140nm厚ITO层。然后以与实施例1中的记载相同的方式施加一个200nm厚的含ITO作导电颗粒7的层3。ITO导电颗粒7的粒径为80nm，ITO颗粒在水悬浮液中的浓度为10wt％。在含导电颗粒7的层3上溅射一层120nm厚的N，N′-二(萘-1-基)-N，N′-二(苯基)联苯胺(α-NPD)作导电层4。在导电层4上涂覆一层70nm厚的含4，4’-二(咔唑-9-基)联苯基(CBP)的电致发光层5，层5中掺杂有1wt％的三(2-苯基吡啶)铱(III)(Ir(ppy)3)。向电致发光层5上施加一个90nm厚的三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)层作电子传输层。然后施加由1nm厚的LiF第一层和100nm厚的铝第二层构成的第二电极6。
由此得到具有改进的光去耦的单色电致发光器件。
实施例5
以与实施例1类似的方法制备电致发光器件，区别在于含SnO2导电颗粒7的层3不是设置在第一电极2上而是设置在电致发光层5与第二电极6之间。第一电极2含有Ag，第二电极含有ITO。电致发光器件所发光由第二电极6产生。
由此得到具有改进的光去耦的单色电致发光器件。

Claims (7)

1.一种包括基材(1)和与基材(1)邻接的夹层的电致发光器件，其中所述夹层至少由第一电极(2)、电致发光层(5)、第二电极(6)和含导电颗粒(7)的层(3)组成。
2.权利要求1的电致发光器件，特征在于含导电颗粒(7)的层(3)与第一电极(2)邻接。
3.权利要求1的电致发光器件，特征在于含导电颗粒(7)的层(3)与第二电极(6)邻接。
4.权利要求1的电致发光器件，特征在于导电颗粒(7)的粒径最多是邻接层的层厚的两倍。
5.权利要求4的电致发光器件，特征在于导电颗粒(7)的粒径在10-400nm之间。
6.权利要求1的电致发光器件，特征在于导电颗粒(7)包括导电金属氧化物或导电聚合物。
7.权利要求6的电致发光器件，特征在于导电颗粒(7)包括选自SnO2、ZnO、CeO2、SnO2:In、SnO2:Sb、ZnO:F、ZnO:Al和聚亚乙基二氧噻吩(PDOT)的材料。
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