[发明专利]用于有机pin型发光二极管的结构及其制造方法

说明书

本申请是2006年4月13日提交的、申请号为200610073590.6的 专利申请的分案申请。

技术领域

本发明设计一种用于有机pin型发光二极管(OLED)的结构和其 制造方法

背景技术

自从Tang等人证实了低工作电压(见Appl.Phys.Lett.51(12)，913 (1987)，C.W.Tang)，有机发光二极管已经有望成为实现新型照明 或显示元件的候选者。有机发光二极管包括一系列优选在真空中气相 沉积或以其聚合物形式旋涂的有机材料薄层。在借助于金属层进行电 接触之后，它们形成多种电子或光电子结构元件，例如二极管、发光 二极管、光电二极管和晶体管。由于其各自的特性，它们构成了对于 以无机层为基础构造的结构元件的竞争。

在有机发光二极管情形中，通过外部施加电压引起从触点向邻近 有机层注入电荷载流子、即从一侧注入电子和从另一侧注入空穴，接 着在活性区域中形成激子(电子-空穴对)，然后将这些激子辐射复合， 产生光并从发光二极管射出。

与无机基(例如，诸如硅、砷化镓之类的半导体)的常规结构元 件相比，有机基的此类结构元件的优势在于能够制造非常大表面的元 件，即大型显示元件(监视器，屏幕)。有机基材料与无机材料相比 相对便宜。而且，由于这些材料与无机材料相比处理温度低，因而能 够被沉积到柔性衬底上。这些事实为在显示和照明技术方面提供一整 套新型应用创造了机会。

在文件US 5,093,698中描述了一种有机pin型发光二极管，其包 括一种具有掺杂电荷载流子传输层的有机发光二极管。特别地，使用 了位于两个电极之间的三个有机层。N型和P型掺杂层在这里提高了 电荷载流子注入以及相应掺杂层中的空穴和电子传输。因此，提出的 结构由至少具有五种材料的至少三层构成。

优选的是，以在发射区域对两种电荷载流子都进行“俘获”的方 式，来选择能级HOMO(“最高占据分子轨道)和LUMO(“最低未 占据分子轨道”)，从而确保电荷和空虚的有效复合。正如下文将要 描述的，通过适当选择发射层和/或电荷载流子传输层的电离电势和/或 亲电性，实现对于到达发射区域的电荷载流子的限制。

从文件US 5,093,698中得知的元件结构对从触点向有机层注入电 荷载流子作出了极大改善。而且，掺杂层的高导电性减小了在OLED 工作期间该位置处发生的电压下降。由于这个原因，对于所需要的亮 度，掺杂结构元件与非掺杂结构相比应需要显著更低的工作电压。然 而，对于此类掺杂结构元件的与此相关的进一步研究表明：并不一定 是这种情形。在原始的pin结构中，不能消除激发复合体(Exciplex) 的形成和所谓的发光猝灭(luminescence quenching)效应，这对于电致 发光的量子产率产生负面效应。发光猝灭特别是发生在这样的情形下： 当p或n杂质紧密相邻，即位于与发射区域相邻的有机层中时。

由于这些理由，在文件DE 100 58 578C2中，在中间发射层和至 少一个电荷载流子传输层之间插入阻挡层。在该情形中，电荷载流子 传输层也掺杂有受主杂质或施主杂质。描述了关于应怎样选择阻挡材 料的能级从而丰富发射区域中的电荷和空穴。因此，当附加的中间层 也在杂质扰动(dopant disturbance)位置处作为对于先前可能猝灭效应 的缓冲区域时，该已知的结构实际的确能够实现高效率。

发光猝灭可以由几种效应导致产生。一种可能的机理被称作激发 复合体形成。在该情形中，实际上应当在发光区域中的一个发射体分 子上彼此复合的空穴和电子被放置在发射层的边界表面之一上的两个 不同分子上。该所谓的激发复合体条件可被理解为当参与的分子具有 不同本质时的电荷-传输-激子。当分别选择了不适当的阻挡和发射层材 料时，激发复合体在能量方面处于激发可能性最低的条件，从而使得 发射体分子上实际所需的激子能量能够被转移到这一激发复合体条 件。其导致电致发光的量子产率减少，并由此导致OLED的量子产率 减少。在某些情形中也观察到了激发复合体的红移电致发光。然而， 通常这表现出极小量子产率的特性。