专利名称：具有图案化的层厚度的oled器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光器件，其包括支撑多个层的基片，其中所述多 个层中的两个层之间夹有发光层，所述器件图案化为多个独立可寻址区域。技术背景有机基发光二极管(OLED)，如聚合物OLED (polyLED)、小分 子OLED (smOLED)和发光电化学电池(LEEC )计划用于若干不同的 照明应用，例如用于提供环境光以及在平板显示器中作为光源。基于发光材料，有机LED技术使得可以制造例如薄自发光显示器。 这些材料可以是例如小分子、树枝状聚合物、低聚物和聚合物。有机LED典型地由多层结构组成，具有夹在两个导电电极之间的 具备电学或光学功能的一个或多个层。标准ITO可用于阳极，并且专门 设计阴极以促进电子注入。至少一个层是负责发光的活性层。可以存在 其它层以提高有机LED的性能。例如，已知插入空穴和/或电子注入以 及传输层可导致几种类型有机LED性能的提高。因此，典型的OLED包括夹在两个导电电极之间的两个有机层。从 阳极计，有机层的第一层负责空穴传输，第二层负责发光。由阴极注入 的电子和从阳极注入的空穴在发光层重新结合，形成在产生光子时发生 放射性衰变的激子。因此可以通过改变所用发光材料的带隙调节发射的 光的颜色。对于照明应用，白光源的颜色可调性，也就是将色点(color point) (色温，colortempemture)调节到期望值的能力，是很重要的特4正。客 户可以选择的色点越宽，所装备的光源就越好。对于未来的光源，可以 由人造光的不同色温产生氛围的"情感照明，，被认为是重要的特征。获得可调色的有机LED光源的一个常用方法是如同通常在全色显 示器中所做的那样，通过使不同发光材料像素化而将不同颜色的像素组 合到一个器件中。然而，这样的方法需要使用一种以上的发光材料，不 便于制造。 在授予Sun等的美国专利6091197中描述了一种器件，使用户得以 选择由采用单一发光材料的polyLED发射的光的色温。在此专利中，Sun等描述了包括形成共振腔的高反射可调膜和高反 射介质镜(dielectric mirror)的可调色有机发光二极管(RCOLED )。 白光OLED配置在共振腔中。移动高反射可调膜以改变共振腔的长度， 和/或使高反射可调膜倾斜/弯曲以改变共振腔的锐度(finesse )。这样可 以调节从RCOLED发射的光的颜色、亮度和颜色饱和度。生产此器件 是相当复杂的，并且对于调色，需要对该器件施加机械影响，例如通过 移动、倾斜和/或弯曲反射膜。因此，仍然需要无需几种不同发光材料并且不需要对器件施加机械 影响来调色的可调色发光器件。发明概述本发明的一个目的是克服现有技术中的上述问题。发明人惊奇地发现，由OLED器件发射的光的色点，例如由在例如 演色指数图(color rendering index diagram )中的某一坐标所定义，取决 于该器件中影响光谐振腔从而影响光的输出耦合的任何层的厚度。通过提供具有在厚度上图案化成几个区域并且单独驱动这些区域 的层的图案化OLED器件，可获得可调色的器件。本文所用的可调色器 件，指能够例如通过反馈系统自动地或者通过用户人工地控制发射光的 色点的发光器件。因此，在第一方面，本发明提供基于OLED技术的发 光器件，其中该器件的不同区域发射具有不同色点的光。这样的器件包括支撑多个层的基片，其中所述多个层中的两个层间 夹有含有有机电致发光化合物的发光层，所述器件图案化为多个独立可寻址区域。在本发明的器件中，所述层的至少一个层在第一区域具有第一厚 度，并在第二区域具有第二厚度。由于在厚度上的这种不同，当施加足 以导致发光层发射光的电压时，由所述器件的第 一 区域发射第 一 色点的 光，并由所述器件的第二区域发射第二色点的光。通过独立地驱动这些部分中的每一个，可以通过将来自不同部分的 具有不同色点的光进行混合来调整从本发明的器件发射的光的色点，以 获得颜色可变的发光器件。
因此，仅用一种发光层材料就可得到颜色可变的发光OLED器件。 除发光层外，典型地包括在OLED器件中并因而在第一区域具有第一厚 度并在第二区域具有第二厚度的层包括阳极和阴极。其它层，例如设置 在阳极和发光层之间具有空穴传输和/或注入功能的缓冲层，或者设置在 发光层和阴极之间具有电子传输和/或注入功能的緩冲层，也可以在该器 件的第一区域具有第一厚度，并在该器件的第二区域具有第二厚度。为了获得根据本发明的器件，在根据本发明的器件中 一个或更多这 样的层可以在第一区域具有第一厚度，并在第二区域具有第二厚度。适用于阳极、阴极、空穴注入和传输层以及电子注入和传输层的材 料对所属领域技术人员而言是已知的。在本发明的实施方案中，发光层 可以包括有机电致发光化合物(发射体)，例如小有机分子发射体、低 聚物发射体、聚合物发射体或者树枝状聚合物发射体。发光材料可以进一步包括两种或更多不同发射体的掺合物或混合的器件可二k供白光。特别地，与i件的第、二丄域相对应的第一色点可以代表第一白色色点，以及与器件的第二区域相对应的第二色点可以代 表第二白色色点。因此，驱动本发明的多区域器件的所有可能组合产生 白光。根据本发明的发光器件可以例如用于不同照明系统，例如室内照 明、舞台照明，以及在显示设备如LCD显示器中用于背光应用。附图简述在下面参照附图对优选实施方案进行的描述中将进一步描述本发 明，其中
图1示出本发明具有图案化PEDOT:PSS层的发光器件的横截面。 图2是具有80nm厚发光聚合物层和50nm、 100nm和200nm不同PEDOT:PSS层厚的器件的电致发光光谱图。图3是具有80nm厚发光聚合物层和50nm、 100nm和200nm不同PEDOT:PSS层厚的器件的颜色坐标图。优选实施方案详述本发明的一个实施方案显示在图1中，包括基片1、设置在基片1 上的阳极2、设置在阳极2上的空穴传输緩冲层3、设置在空穴传输緩
冲层3上的发光聚合物(LEP )层4以及设置在LEP层4上的阴极5。空穴传输緩冲层3在第一区域11具有第一厚度31,并在第二区域 12具有第二厚度32。阳极2和阴极5连接到LED驱动单元6,该驱动单元驱动阳极和阴 极，使得可以独立地驱动与图案化空穴传输緩冲层3的不同区域相对应 的器件的区域以发射光。将空穴传输緩冲层3图案化到区域内，并且独 立驱动这些区域导致器件被图案化为多个不同的区域11,12。当受到相同电压驱动时，器件的不同区域11,12发射不同色点的 光，因此，通过独立地驱动不同区域，可以在由器件的单独区域的不同 色点限定的范围内调节器件发射的总颜色。本文所用的术语"色点"指色度图中的某一坐标，例如在1931 CIE标 准图中的(x,y)坐标或者1976<^正标准图中的(u，，v，)坐标。本文所用的术语"白"光指具有在例如1931或1976标准图中规定的 "白"光区域内的色点的光。本文所用的术语"OLED"指基于有机电致发光化合物，例如基于小 有机分子(smOLED)、聚合物(polyLED)、低聚物和树枝状聚合物 的发光材料的所有发光二极管(LED)。合适的基片的例子包括但不限 于玻璃、透明陶瓷和透明塑料基片。在适当时，塑料基片是替换玻璃和 陶瓷的有吸引力的选择，因为除其它优点外，它们还质轻、价廉并且柔 韧。阳极2设置在基片上，并且可以是所属领域技术人员已知的任何合 适的材料，例如铟锡氧化物(ITO)。典型地，发光聚合物层发射的光经阳极侧离开器件，其中通过空穴 传输层的厚度调节颜色。因此，阳极优选是透明或半透明的。在本发明的第二优选实施方案中，阳极2在第一区域具有第一厚 度，并在第二区域具有第二厚度，以便提供根据本发明器件的调色能 力。将空穴传输緩冲层3设置在阳极2上，在施加于阳极2和阴极5之 间的电场的影响下，向发光层4传输空穴(正电荷)并将空穴注入发光 层4。用于本发明的合适的空穴传输和注入緩冲层材料包括但不限于 PEDOT:PSS (聚乙撑二氧噻吩聚苯乙烯磺酸盐)和PANI (聚苯胺)。 适用于本发明器件中的其它空穴传输緩冲材料对本领域技术人员而言 是已知的。
如图1中所示，空穴传输緩冲层3在厚度上图案化为具有第一厚度31的区域和具有第二厚度32的区域。对所属领域技术人员而言显而易见的是，空穴传输緩冲层可以在厚度上图案化为具有两个以上例如三个 或四个不同厚度的区域。用于形成具有图案化厚度的空穴传输緩冲层的许多技术都是可行 的。例如，可以通过材料的喷墨印刷将空穴传输緩冲层沉积在阳极层 上，来控制沉积的材料的量，从而控制代表区域的特定地区的材料厚 度。如WO 01/020691和WO 03/ 067333所示，另一合适的技术包括S走 涂緩冲层材料，随后例如经掩模通过UV照射来图案式地固化该材料， 然后沖洗除去未固化材料。优选地，在图案化空穴传输緩冲层的所有区域中基本采用相同的材料。在不同区域内，空穴传输緩冲层的厚度可以独立地变化，并且所述 厚度可以在5到500nm范围内，优选在10到300nm范围内。对于器件的功能，空穴传输和注入緩冲层是任选的。因此，在本发 明的器件中可以包括或者不包括它。然而，通常是使用它的，因为它提 高通常所用OLED器件的功能。本发明的器件可以包括设置在阴极5和发光层4之间的电子传输和 注入緩沖层，因为这样的层可以提高器件的功能。此外，如同以上对于空穴注入和传输层所描述的那样，为了提供根 据本发明器件的调色能力，这样的电子传输和注入緩冲层可以在第 一 区 域具有第一厚度，并在第二区域具有第二厚度。具有电子注入和/或传输功能的合适材料的例子包括但不限于 TPBI: 2,2，,2"-( 1,3,5-苯三基)三[l-苯基-lH-苯并咪唑]、DCP: 2,9 二曱 基-4,7-二苯基-菲咯啉、TAZ: 3-苯基-4- ( l，萘基)-5-苯基-1,2,4-三唑和 0XD7: 1，3-双(N,N-叔丁基-苯基)-l,3,4-嗯二唑。在Adv. Mater. 16(2004) 1585-1595和Appl. Phys. Lett. (2002) 1738-1740中描述了这些材料的更 多例子。如所属领域技术人员所知道的那样，本发明的器件还可以包括具有 光和/或电功能的其它额外的层。发光层可以包括所属领域技术人员已知 的任何有机电致发光发光化合物或者这些化合物的任意组合。通过这些 有机电致发光化合物实际上可获得各种颜色的光。有机电致发光化合物
的例子包括电致发光小有机分子、低聚物、聚合物和树枝状聚合物。例子包括但不限于Alq3:三(8-羟基喹啉)铝和Ir(py)3:三(2-苯 基吡咬)铱。例如在Adv. Mater. 16(2004) 1585-1595和Appl. Phys. Lett. (2002) 1738-1740中描述了更多例子。常规电致发光聚合物包括有机材料，例如聚(对亚苯基亚乙烯基) (PPV)的衍生物或聚药和聚螺药(poly ( spiro - fluorenes ))。其它电 致发光聚合物对所属领域技术人员而言是公知的。在本发明的发光聚合物层中可以使用任何电致发光聚合物或者这 样的聚合物的组合，以获得任何期望的颜色。例如，通过发蓝光聚合物 和发红光聚合物的混合组合可以获得基本上白色的光。这样的组合的一 个例子将在下面的实施例中描述。用于提供不同颜色光的发光聚合物的 其它组合以及在一个聚合物链上结合不同染料单体的单组分聚合物对 所属领域技术人员而言是^^知的。发光层可以具有在电场影响下能够发光的任何厚度，并且随不同类 型的器件而不同，其中在一些smOLED器件中最小厚度为lOnm级别， 而在LEEC器件中最大为500nm级别。可以通过任何适当的方法将发光层设置在緩沖层上，由其包括旋 涂、喷涂或者印刷如喷墨、丝网或凹版印刷。本发明还涉及基于有机电致发光化合物例如电致发光小有机分 子、低聚物和树枝状聚合物的其它发光材料。对所属领域技术人员而言 显而易见的是，这样的有机电致发光化合物的不同组合也可以用于本发 明的器件中。上面的描述涉及单层发光层。然而，在一些实施方案中，发光层可 以包括一层以上例如两层或三层彼此叠置的分离的子层。例如，为了提 供白光，可以将发蓝光层设置在发橙光层的顶部。阴极设置在发光层之 上，任选带有额外的层，例如夹在阴极和发光层之间的电子注入和传输 层。几种阴极材料对所属领域技术人员而言是公知的，可以预期它们全 部是适用的。合适阴极材料的实例包括钩、镁和铝。典型地，设置本发明的器件，使发光层发射的光经阳极通过基片离 开器件。然而，在本发明的一些实施方案中，光也可以经阴极层离开器 件。因此，在这样的实施方案中，可以用对发射的光透明或半透明的材 料制成阴极。
在本发明的一个实施方案中，为了提供根据本发明器件的调色能力，阴极5在器件的第一区域具有第一厚度，并在器件的第二区域具有 第二厚度。如在下面的实施例中所示，器件发射的光的色点取决于空穴 传输緩沖层的厚度。不希望受任何具体理论的约束，两种效应可用于解释色点的这种变化。在可比电压下，与薄层相比，较厚的緩冲层导致较低的电流密度。 这可能意味着器件中电荷平衡发生变化，并且重新结合区域移动。因此 光的输出耦合将发生改变，导致色点变化。第二种效应也涉及输出耦合，但其独立发生，与器件电特性的任何 改变无关。来自polyLED的光的与波长有关的输出耦合取决于靠近发光 层的所有层的厚度。因此，PEDOT厚度的变化导致不同的输出耦合， 从而产生不同的颜色。因为调节颜色的这 一 机理与电子器件的特性无 关，所以通过PEDOT厚度的变化可以在同一发光获得不同的色点。在 本发明的器件中，设置阳极和阴极，使得独立地驱动与图案化緩冲层的 不同区域相对应的器件的不同部分。本文所用"独立可寻址区域"指可驱动的区域，即可以在 一 区域施加 电场，而与相邻区i或的驱动无关。为了实现对特定区域的驱动，如何设置阳极和阴极层对所属领域技 术人员将是显而易见的，并且有源和无源驱动本发明器件都是合适的。因此，通过混合来自器件的不同部分具有不同独立色点的光，可以 改变本发明的器件发出的所有光的色点。优选实施方案的以上描述仅是说明性的，这些实施方案的改进和变 化对所属领域技术人员将是显而易见的。这样的改进和变化也可以包括 在所附权利要求的范围内。例如，在一些实施方案中，为了提供颜色可 调的发光器件，如以上对于图案化的緩冲层的描述，也可以在厚度上图 案化阳极和/或阴极。此外，已经表明本发明的器件发射的光的色点依赖于驱动该器件的 电压。此效应能够与如上所述改变层厚的颜色效应相结合以获得颜色可 变的发光器件。在本发明的一个实施方案中，在单个基片上设置多个独立可寻址区 域，形成单个多区域LED器件。 在本发明的另 一个实施方案中，在分离的基片上设置不同的独立可寻址区域，形成多LED器件。现在通过下面的非限制性实施例进 一 步描述本发明。实施例不同PEDOT层厚导致不同的色点制备三个polyLED,除PEDOT层厚度分别为50nm、 lOOnm和200nm 外，完全相同。采用80nm厚的发光聚合物层。该发光聚合物由99%的 发蓝光聚合物(蓝l,式I)和1%的发红光聚合物(NRS-PPV，式II)的混合物组成。<formula>formula see original document page 10</formula>OCH3式I，蓝1, k=0.1， m=0.5, n=0.450% 50%式n, NRS-PPV在5伏的偏压下比较三个不同器件的光谱，结果清楚地显示PEDOT 层厚度增大导致x-和y-坐标的增大(图2和3 )。此实施例清楚地显示色点的变化是PEDOT层厚度的函数。这三个
像素的色温全部在10000K左右。然而，采用其它电致发光化合物或者 PEDOT层的其它厚度，其它色温也是可以实现的。很显然，在感兴趣的发光范围内可以实现色点的有意义的变化。
所采用的厚度范围具有实际用途。因此，效率不会降低到会导致高 能耗的很低的值，并且所需电压并不极端。实际实施是使三种类型的像素具有图中所示的厚度。然后，通过适 当的驱动，可以产生在图3中极端值之间的所有颜色。例如，在各个厚 度的表面积相同的情况下，100尼特(cd/m"(0.23;0.27)将需要300尼特驱 动50nm PEDOT像素。
在若干应用中，可以有利地利用本发明的器件发射白色或者基本白 色的光。然而，本发明无论如何不限于发射白光的器件，例如通过利用 产生其它颜色的光的电致发光化合物，还可以获得提供可调节的其它颜 色的光的器件。
权利要求
1、一种发光器件，包括支撑多个层(2，3，5)的基片(1)，其中所述多个层的两个层之间夹有发光层(4)，所述器件被图案化为多个独立可寻址区域(11，12)，其特征在于所述层(2，3，5)的至少一个在第一区域(11)具有第一厚度并且在第二区域(12)具有第二厚度，使得当足以导致光从所述发光层(4)发射出来的电压施加于所述发光层时，由所述器件的所述第一区域(11)发射第一色点的光，并由所述器件的所述第二区域(12)发射第二色点的光。
2、 根据权利要求1的器件，其中在所述器件的第一区域(11)具 有第一厚度并在所述器件的第二区域(12)具有第二厚度的所述层是阳 极层。
3、 根据权利要求1的器件，其中在所述器件的第一区域(11)具 有第一厚度并在所述器件的第二区域(12)具有第二厚度的所述层是阴 极层。
4、 根据权利要求1的器件，其中在所述器件的第一区域(11)具 有第一厚度并在所述器件的第二区域(12)具有第二厚度的所述层是具 有空穴注入和/或传输功能的层。
5、 根据权利要求1的器件，其中在所述器件的第一区域(11)具 有第一厚度并在所述器件的第二区域(12)具有第二厚度的所述层是具 有电子注入和/或传输功能的层。
6、 根据上述权利要求中任一项的器件，其中所述发光层包括至少 第 一有机电致发光化合物。
7、 根据权利要求6的器件，其中所述发光层(4)包括至少第一有 机电致发光化合物和第二有机电致发光化合物。
8、 根据权利要求7的器件，其中所述第一色点代表第一白色色点， 并且所述第二色点代表第二白色色点。
9、 一种照明系统，包括根据权利要求1到8任一项的发光器件。
10、 一种显示器件，包括根据权利要求1到8任一项的发光器件。
全文摘要
公开了一种发光器件，其包括支撑多个层(2，3，5)的基片(1)，其中所述多个层中的两个层之间夹有发光层(4)，所述器件图案化为多个独立可寻址区域(11，12)。所述层(2，3，5)的至少一个在所述第一区域具有第一厚度并在所述第二区域具有第二厚度，使得当足以导致光从所述发光层(4)发射出来的电压施加于所述发光层时，由所述器件的所述第一区域(11)发射第一色点的光，并由所述器件的所述第二区域(12)发射第二色点的光。
文档编号H01L51/50GK101120460SQ200680005276
公开日2008年2月6日 申请日期2006年2月9日 优先权日2005年2月17日
发明者E·A·穆伦坎普, M·德科克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司