简化的有机发射装置及其制造方法
【专利摘要】本发明提供具有简化结构的有机发光装置及其制造方法。
【专利说明】简化的有机发射装置及其制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及有机发光装置及其制造方法。
【背景技术】
[0002]有机发光装置是自发光装置，具有宽视角、优异的对比度、快速响应时间、高亮度和优异的驱动电压以及响应速率特性，并且可实现多色显示。
[0003]标准有机发光装置可包括阳极、阴极和夹置于所述阳极与所述阴极之间的有机层。有机层可包括电子注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极等。当在阳极与阴极之间施加电压时，从阳极注入的空穴通过空穴传输层被转移到发光层，并且从阴极注入的电子通过电子传输层被转移到发光层。载流子，例如电子和空穴，在发光层中复合而产生激子，当所述激子由激发态变成基态时，产生光。
[0004]为了提高装置的效率和寿命，已经以增加辅助层(或缓冲层)(例如空穴注入层、空穴传输层和电子传输层)的方式研发了有机发光装置。因此，用于制造所述装置的材料和工艺成本已经逐渐升高，而如何解决这些问题已经成为有机发光装置中的主要难题。
[0005]当在薄膜中形成有机发光装置的辅助层或将所述辅助层移除时，可能减小发光层与电极(例如，阳极或阴极)之间的距离，从而导致发光层中出现激子猝灭现象。即，辅助层，例如空穴注入层、空穴传输层和电子传输层，可起到防止发光层中出现激子猝灭现象的作用。
[0006]因此，为了制造高质量的有机发光装置，重要的是，通过移除辅助层(例如空穴注入层、空穴传输层和电子传输层)简化装置结构，将激子猝灭现象减到最少。
[0007]公开内容
[0008]技术问题
[0009]本发明涉及提供具有高效率和简化结构并且实现降低的制造成本的有机发光装置。
[0010]技术方案
[0011]根据本发明的一方面，有机发光装置包括依序堆叠的阳极、具有表面IA和与表面IA相反的表面2A的导电聚合物层、具有表面IB和与表面IB相反的表面2B的低分子发光层和阴极。阳极的表面与导电聚合物层的表面IA接触，导电聚合物层的表面2A与低分子发光层的表面IB接触，并且低分子发光层的表面2B与阴极的表面接触。导电聚合物层是单层，其包括电导率为lX10_7S/cm到小于0.lS/cm的导电聚合物和具有低表面能的材料，表面2A的具有低表面能的材料的浓度大于表面IA的具有低表面能的材料的浓度,表面2A的低未占据分子轨道(LUMO)能级的绝对值小于低分子发光层的LUMO能级的绝对值，并且表面2A起到防止激子猝灭的作用。低分子发光层包括低分子发光材料，并且所述低分子发光材料的电子迁移率与所述低分子发光材料的空穴迁移率相同，或所述低分子发光材料的电子迁移率比所述低分子发光材料的空穴迁移率大。
[0012]在一些实施方案中，表面IA的高占据分子轨道(HOMO)能级(S卩，电离电位)的绝对值可能大于阳极的功函数。
[0013]在其他实施方案中，表面2A的HOMO能级的绝对值可能大于低分子发光层的HOMO能级的绝对值。
[0014]在另外其他实施方案中，在有机发光装置操作期间，在导电聚合物层与低分子发光层之间的界面处可形成激子形成区域。
[0015]在另外其他实施方案中，具有低表面能的材料的浓度可沿着从表面IA向表面2A的方向逐渐增加。
[0016]在另外其他实施方案中，具有低表面能的材料可为包括至少一个氟(F)的氟化材料。
[0017]在另外其他实施方案中，导电聚合物可包括以下一种或多种:聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚(对-亚苯基)、聚芴、聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)、自掺杂导电聚合物及其衍生物。导电聚合物可进一步包括聚合物酸，例如磺化聚苯乙烯。
[0018]在另外其他实施方案中，表面2A的电离电位可选自5.0eV到6.5eV的范围。
[0019]在另外其他实施方案中，低分子发光层可包括主体(host)和掺杂剂，并且主体可包括电子传输低分子材料。
[0020]在另外其他实施方案中，阴极可包括电子注入层和含金属层，并且电子注入层可与低分子发光层的表面2B接触。
[0021]根据本发明的另一方面，制造有机发光装置的方法包括在衬底上形成阳极，通过将用于形成导电聚合物层的组合物供应到所述阳极上并进行热处理来形成导电聚合物层，所述用于形成导电聚合物层的组合物包括导电聚合物、具有低表面能的材料和溶剂，在所述导电聚合物层上形成低分子发光层，并且在所述低分子发光层上形成阴极。
[0022]在一些实施方案中，用于形成导电聚合物层的组合物中包括的溶剂可为极性溶齐U，并且所述极性溶剂可为水、醇、乙二醇、甘油、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)和丙酮中的一种或多种。
[0023]在其他实施方案中，低分子发光层的形成可使用真空沉积法和溶液法来进行。
[0024]有利效果
[0025]根据本发明的实施方案，由于有机发光装置具有简化的结构，同时具有高效率，因此可降低制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是示意性地描述根据本发明的实施方案的有机发光装置的横截面的图。
[0027]图2是图解说明有机发光装置的层间能级的绝对值的图。
[0028]图3是显示评估实施例1中导电聚合物层5随溅射时间的分子分布的图。
[0029]图4A和4B显示评估实施例1中包括导电聚合物层2到5和聚合物层A的试样的光致发光(PL)光谱。
[0030]图5是显示评估实施例1中包括导电聚合物层2到5和聚合物层A的试样的PL寿命的图。
[0031]图6A到6D是显示比较实施例1到4和实施例5的有机发光装置的发光效率的图。【具体实施方式】
[0032]在下文中，将参考附图来全面地描述本发明的实施方案。然而，本发明可以不同形式体现并且不应被视为限定于本文所描述的实施方案。本发明应理解为包括本发明的精神和范围内包括的所有等同物和替代物。
[0033]图1是示意性地显示根据本发明的实施方案的有机发光装置100的图。有机发光装置100依序包括阳极120 (其为空穴注入电极)、导电聚合物层130、低分子发光层150和阴极170 (其为电子注入电极)。当在有机发光装置100的阳极120与阴极170之间施加电压时，从阳极120注入的空穴通过导电聚合物层130移动到低分子发光层150，并且从阴极170注入的电子移动到低分子发光层150，由此使得空穴和电子在导电聚合物层130与低分子发光层150之间复合，从而产生激子。当激子由激发态转移到基态时，产生光。
[0034]导电聚合物层130包括表面1A141和与表面1A141相反的表面2A145，并且低分子发光层150包括表面1B145和与表面1B145相反的表面2B147。
[0035]阳极120的表面与导电聚合物层130的表面1A141接触，导电聚合物层130的表面2A145与低分子发光层150的表面1B145接触，并且低分子发光层150的表面2B147与阴极170的表面接触。因此，表面2A和表面IB是由相同的参考编号145来表示。
[0036]虽然未在图1中显示，但阳极120可形成在衬底上。作为衬底，可使用常规用于半导体制造工艺的衬底。例如，衬底可包括玻璃、蓝宝石、硅、氧化硅、金属箔(例如铜箔或铝箔)、钢衬底(例如不锈钢等)、金属氧化物、聚合物衬底或其两种或更多种的组合。作为金属氧化物的实例，有氧化铝、氧化钥、氧化铟、氧化锡、氧化铟锡、氧化钒等。作为聚合物衬底的实例，有kapton箔、聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、多芳基化合物、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、三乙酸纤维素(TAC)、乙酸丙酸纤维素(CAP)等，但本发明并不限于此。
[0037]阳极120可通过使用沉积法或溅射法将阳极形成材料供应于衬底上来形成。阳极120可选自具有相对较高功函数的材料以促进空穴注入。阳极120可为反射电极或透明电极。作为阳极形成材料，可使用透明且具有优异的电导率的氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、金属氧化物/金属/金属氧化物多层、石墨烯、碳纳米管等。或者，阳极120可利用镁(Mg)、铝(Al)、银(Ag)、Ag/IT0、Ag/IZ0、铝-锂(Al-Li)、钙(Ca)、镁-铟(Mg-1n)、镁-银(Mg-Ag)等形成为反射电极。阳极120可包括不同种类的两种材料。例如，阳极120可形成为具有包括不同种类的两种材料的双层结构，并且可以进行各种修改。
[0038]导电聚合物层130可为单层，其包括电导率为lXl(T7S/cm到小于0.1 S/cm的导电聚合物和具有低表面能的材料。导电聚合物层130的表面2A145处具有低表面能的材料的浓度可大于导电聚合物层130的表面1A141处具有低表面能的材料的浓度。表面2A145的高占据分子轨道(HOMO)能级的绝对值，即，电离电位，可为5.0eV或更高，例如，5.0eV到
6.5eV0
[0039]在本说明书中，“具有低表面能的材料”是指能够形成具有低表面能的层的材料，且具体地是指表面能低于导电聚合物的材料。由于其中混合了具有低表面能的材料与导电聚合物的组合物，由于具有低表面能的材料与导电聚合物之间的表面能差异而经历相分离，因此具有低表面能的材料形成上相，并且导电聚合物形成下相。具有低表面能的材料是含有至少一个F并且疏水性高于导电聚合物的材料。另外，具有低表面能的材料可为能够提供高于导电聚合物的功函数的材料。例如，由具有低表面能的材料形成的薄膜可具有30mN/m或更小的表面能和K^S/cm到10_15S/cm的电导率，且厚度为lOOnm。此外，使用包括具有低表面能的材料的导电聚合物组合物制造的薄膜可具有30mN/m或更小的表面能和lX10_7S/cm到小于0.lS/cm的电导率，且厚度为IOOnm0
[0040]因此，当在阳极120上形成含有用于形成导电聚合物层的组合物的层时，所述用于形成导电聚合物层的组合物包括导电聚合物和具有低表面能的材料，导电聚合物和具有低表面能的材料可能因具有低表面能的材料的低表面能而不均匀地混合。而是，导电聚合物和具有低表面能的材料可以如下方式分布:具有低表面能的材料的浓度沿着从表面1A141向表面2A145的方向逐渐增加，而导电聚合物的浓度沿着从表面2A145向表面1A141的方向逐渐增加。接下来，可通过烘烤形成于阳极120上的层来完成膜形成工艺，所述层含有用于形成导电聚合物层的组合物，所述用于形成导电聚合物层的组合物包括导电聚合物和具有低表面能的材料。由此，可形成导电聚合物层130，其中具有低表面能的材料的浓度沿着从表面1A141向表面2A145的方向逐渐增加。
[0041]由于导电聚合物层130是通过仅在一个溶液膜形成工艺中导电聚合物和具有低表面能的材料的自组织形成的，因此导电聚合物层130具有单层形式，其中导电聚合物层和具有低表面能的材料层并未相互区分。
[0042]图2是示意性地显示有机发光装置100的阳极120、导电聚合物层130和低分子发光层150的能级的图。
[0043]导电聚合物层130和低分子发光层150的HOMO和/或低未占据分子轨道(LUMO)值位于真空能级以下 ，并且是由负数来表示。然而，为了与由正数表示的阳极120的功函数X1进行比较，导电聚合物层130和低分子发光层150的HOMO和/或LUMO值由绝对数来表
/Jn ο
[0044]具有低表面能的材料的浓度沿着从表面1A141向导电聚合物层130的表面2A145的方向逐渐增加。因此，在导电聚合物层130中，表面1A141的HOMO能级的绝对值Y1小于表面2A145的HOMO能级的绝对值Y3,并且表面1A141的LUMO能级的绝对值Y2大于表面2A145的LUMO能级的绝对值Y4。
[0045]导电聚合物层130的表面2A145的LUMO能级的绝对值Y4可小于低分子发光层150的LUMO能级的绝对值Z2。因此，从阴极170注入并转移到低分子发光层150的电子可能并未基本上转移到导电聚合物层130。因此，导电聚合物层130可起到电子阻挡层(EBL)的作用。
[0046]同时，导电聚合物层130的表面1A141的HOMO能级的绝对值Y1可大于阳极120的功函数另外，导电聚合物层130的表面2A145的HOMO能级的绝对值Y3可大于低分子发光层150的HOMO能级的绝对值Zp因此，可使得从阳极120到导电聚合物层130的空穴注入和从导电聚合物层130到低分子发光层150的空穴转移顺利进行。
[0047]因此，可在导电聚合物层130与低分子发光层150之间形成激子形成区域160，在所述激子形成区域160中电子和空穴复合而形成激子。由此，有机发光装置100可具有优异的发光效率。
[0048]由于在导电聚合物层130的表面2A145处具有低表面能的材料存在相对多于导电聚合物，因此表面2A145基本上防止了从激子形成区域160产生的激子由于导电聚合物层130中包括的导电聚合物而猝灭。因此，有机发光装置100可具有优异的发光效率。
[0049]具有低表面能的材料可为相对于极性溶剂具有超过90%的溶解性(例如，超过95%的溶解性)的材料。具有低表面能的材料可以平均直径为IOnm或更小的纳米颗粒形式分散于极性溶剂中。作为极性溶剂的实例，但并不限于此，有水、醇(甲醇、乙醇、正丙醇、2-丙醇、正丁醇等)、乙二醇、甘油、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、丙酮等。
[0050]具有低表面能的材料可为具有至少一个F的材料。例如,具有低表面能的材料可为包括至少一个氟(F)的氟化聚合物或氟化低聚物。
[0051]在一些实施方案中，具有低表面能的材料可为具有任何一个由以下化学式I到3代表的重复单元的氟化聚合物:
[0052]<化学式1>
[0053]
【权利要求】
1.有机发光装置，其包括: 依序堆叠的阳极、具有表面IA和与所述表面IA相反的表面2A的导电聚合物层、具有表面IB和与所述表面IB相反的表面2B的低分子发光层，以及阴极， 所述阳极的表面与所述导电聚合物层的所述表面IA接触，所述导电聚合物层的所述表面2A与所述低分子发光层的所述表面IB接触，并且所述低分子发光层的所述表面2B与所述阴极的表面接触。 所述导电聚合物层是单层，其包括电导率为I X 10_7S/cm到小于0.lS/cm的导电聚合物和具有低表面能的材料，所述表面2A的具有低表面能的材料的浓度大于所述表面IA的具有低表面能的材料的浓度，所述表面2A的低未占据分子轨道(LUMO)能级的绝对值小于所述低分子发光层的LUMO能级的绝对值，并且所述表面2A起到防止激子猝灭的作用，并且所述低分子发光层包括低分子发光材料，并且所述低分子发光材料的电子迁移率与所述低分子发光材料的空穴迁移率相同，或所述低分子发光材料的电子迁移率比所述低分子发光材料的空穴迁移率大。
2.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中所述表面IA的高占据分子轨道(HOMO)能级的绝对值大于所述阳极的功函数。
3.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中所述表面2A的HOMO能级的绝对值大于所述低分子发光层的HOMO能级的绝对值。
4.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中在操作期间，在所述导电聚合物层与所述低分子发光层之间的界面处形成激子形成区域。
5.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中所述具有低表面能的材料的浓度沿着从所述表面IA向所述表面2A的方向逐渐增加。
6.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中所述具有低表面能的材料是包括至少一个氟(F)的氟化材料。
7.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中所述具有低表面能的材料是具有以下化学式I到3的重复单元中任何一个的氟化聚合物: <化学式1>
8.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中所述具有低表面能的材料是由以下化学式10代表的氟化低聚物: <化学式10>
X-Mfn-Mhm-Mar-(G)p
其中X是端基， Mf是衍生自氟化C1-C2tl亚烷基或氟化单体的单元，所述氟化单体是通过全氟聚醚醇、聚异氰酸酯和异氰酸酯反应性未氟化单体的缩合反应来制备， Mh是衍生自未氟化单体的单元， Ma是具有由-Si(Y4) (Y5) (Y6)代表的甲硅烷基的单元， Y4、Y5和Y6独立地为卤素原子、经取代或未经取代的C1-C2tl烷基、经取代或未经取代的C6-C30芳基或可水解取代基，并且Y4、Y5和Y6中的至少一个是可水解取代基， G是包括链转移剂的残基的单价有机基团， η是I至Ij 100的数，m是O至Ij 100的数， r是O至Ij 100的数， n+m+r是2或更大,并且 P是O至Ij 10的数。
9.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中所述导电聚合物包括以下一种或多种:聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚(对-亚苯基)、聚芴、聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)、自掺杂导电聚合物及其衍生物。
10.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中所述表面2A的电离电位选自5.0eV到6.5eV的范围。
11.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中所述低分子发光层包括主体和掺杂剂，并且 所述主体包括双极性传输材料和电子传输材料中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的有机发光装置，其中所述主体进一步包括空穴传输材料。
13.根据权利要求11或12所述的有机发光装置，其中所述掺杂剂掺杂于所述发光层的一部分中。
14.根据权利要求1所述的有机发光装置，其中所述阴极包括电子注入层和含金属层，并且 所述电子注入层与所述低 分子发光层的所述表面2B接触。
15.制造根据权利要求1所述的有机发光装置的方法，其包括: 在衬底上形成阳极； 通过将用于形成导电聚合物层的组合物供应到所述阳极上并且进行热处理来形成导电聚合物层，所述组合物包括导电聚合物、具有低表面能的材料和溶剂； 在所述导电聚合物层上形成低分子发光层；并且 在所述低分子发光层上形成阴极。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述用于形成导电聚合物层的所述组合物中包括的溶剂是极性溶剂，并且 所述极性溶剂是水、醇、乙二醇、甘油、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)和丙酮中的一种或多种。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述低分子发光层的形成是使用真空沉积法来进行。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述低分子发光层的形成是使用流延、Langmuir-Blodgett (LB)沉积、旋涂、喷墨印刷、喷嘴印刷、喷涂、丝网印刷、刮刀涂覆、凹版印刷或胶版印刷来进行。
【文档编号】H01L51/52GK103875088SQ201280049985
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年10月12日 优先权日:2011年10月12日
【发明者】李泰雨, 韩太熙 申请人:浦项工科大学校产学协力团