有机电致发光元件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种在长期耐久性和寿命的特性方面优良的有机电致发光元件。该有机电致发光元件具有以下结构，其中由中间层3形成的多个发光层4插入正极1和负极2之间。中间层3具有混合层3a、第一层3b和空穴注入层3c，这些层按此顺序从正极1至负极2形成，混合层3a含有供电子物质和传输电子的有机材料，并且第一层3b由电子传输材料制成。第一层3b的厚度为0.2至2.0nm的范围。空穴注入层3c由接受电子的有机材料组成。
【专利说明】有机电致发光元件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有机电致发光元件，其可用于照明应用的光源、液晶显示器、平板显示器等的背光。
【背景技术】
[0002]有机发光元件(所谓的有机电致发光元件)的已知实例是具有作为正极的透明电极、传输空穴层、发光层(有机发光层)、电子注入层和作为负极的电极的兀件，这些电极按此顺序在透明衬底的表面上堆叠。当在正极和负极之间施加电压时，通过电子注入层注入发光层的电子和通过传输空穴层注入发光层的空穴彼此再结合，该再结合在发光层中发光，发光层中产生的光透过透明电极和透明衬底向外传播。
[0003]该有机电致发光元件的特征，例如在于它是自发光的，并且该元件显示相对高效率的发光特性，并且使得可发射各种色调的光。特别地，非常期望可将它们用作显示装置，例如平板显示器中的光发射器，或用作光源，例如液晶显示器和照明设备的背光，并且它们中的一些已经可商购。
[0004]该有机电致发光元件在亮度和寿命之间存在取舍(trade off)。因此，正在进行对有机电致发光元件的深入开发，即便在光的亮度增加以获得更明亮图像和/或获得更亮的光时，该有机电致发光元件也应保持其寿命不受影响。特别地，已提出一种有机电致发光元件，其中多个发光层插入正极和负极之间，并且所述发光层被电连接(参见例如专利文件1-6)。
[0005]图4显示该有机电致发光元件结构的实例。在作为正极I的电极和作为负极2的电极之间形成多个发光层4a和4b。多个发光层4a和4b堆叠,使得中间层3插入相邻的发光层4a和4b之间。将该层合结构设置在透明衬底5的表面上。正极I形成为透光电极，而负极2形成为反射光电极。在发光层4a和4b的两侧上形成的电子注入层和传输空穴层未不于图4中。
[0006]在该构造中，中间层3被插入多个发光层4a和4b之间，以便其彼此可以电连接。当在正极和负极之间施加电压时，多个发光层4a和4b同时发光，犹如它们彼此被串联连接。因为在该情况下，从有机电致发光元件发射的光是从各发光层4a和4b发射的光的总和。因此，当提供恒定电流时，该有机电致发光元件中的亮度比常规的有机电致发光元件中的亮度更高。因此，可以解决亮度和寿命之间的取舍问题。
[0007]中间层3的已知常用构造的实例包括例如(1)BCP:Cs/V205、(2)BCP:Cs/NPD:V205>
(3)Li络合物和Al的原位反应产物、(4)Alq:Li/IT0/传输空穴材料、(5)混合的金属-有机层，(6)碱金属氧化物和碱土金属氧化物、(7)N-掺杂层/金属氧化物层/P-掺杂层的层合体等。在上式中，符号是指两种材料的混合物，而符号V"是指前者和后者两种组分的层合体。
[0008]现有技术文件
[0009]专利文献[0010]专利文件I JP2003-272860A
[0011]专利文件2 JP2005-135600A
[0012]专利文件3 JP2006-332048A
[0013]专利文件4 JP2006-173550A
[0014]专利文件5:JP2006-49393A
[0015]专利文件6:JP2004_281371A
【发明内容】
[0016]本发明要解决的问题
[0017]然而，如上所述，分隔多个发光层的中间层的安装可能引起操作电压增大和不希望的电压增大，并且还可能导致缺陷，例如因膜品质劣化所致的短路。
[0018]特别地，在类型(I)的中间层的情况下，存在因V2O5层的品质差所致的短路导致的缺陷的顾虑。
[0019]此外，在类型(2)的情况下，可能的问题为由两个层之间的副反应导致的电压增大。例如，据报道，路易斯酸分子与电子传输材料反应，并且碱金属与作为路易斯碱的传输空穴材料反应，引起操作电压增大(参见〃Multiphoton organic EL devices forillumination, "meeting of Research Group on Electrical and Electronic Propertiesof Polymer and Organics, Society of Polymer Science, 2005 年 12 月 9 日)。
[0020]还有，在类型(3)的情况下，有时存在的问题是用于获得原位反应产物的Li络合物的有机配体组分对元件特性发挥不利影响。
[0021]还有，在类型(4)的情况下，从作为中间层的ITO向传输空穴材料注入空穴并非始终有利，这有时引起操作电压和元件特性的问题。此外，因为ITO的比电阻较小，电荷可能在ITO表面上迁移至不期待发射的位置，引起从并非期待的发光区域的发光。
[0022]另外，在类型(5)的情况下，因为中间层通过混合有机物质与包括金属化合物如金属氧化物的金属来制备，所以中间层的热稳定性劣化，因此尤其在施加大电流时中间层降解已有顾虑。
[0023]另外，在类型出)的情况下，含有碱金属或碱土金属的金属氧化物的中间层的性能不完全足够好。因此，实际上需要使用除含有碱金属或碱土金属的金属氧化物之外的一层物质，当其层合时，会使得中间层的结构更加复杂，并使得难以制造该层。
[0024]在类型(7)的情况下，公开了形成用于防止金属氧化物扩散的层，以防止中间层内的P和N掺杂物互相扩散。然而,就OLED设计的观点而言,仅由金属氧化物制成的层作为中间层的安装等同于添加折射率高于OLED中主要有机物质的组分。在该情况下，在中间区域形成折射率的不连续性大(差异为0.2或更大)，就光学观点而言，这将会引起因折射率差异所致的光学干涉增大，并因此使得难以设计光学器件。因此，该系统从发射特性，例如发光效率而言是不理想的。
[0025]此外，在类型(I)和(4)的情况下，尤其当有机电致发光装置为大面积装置时，存在中间层周围的缺陷可能被构成中间层的膜内的应力放大的可能性。
[0026]如上所述，具有通过中间层层合的多个发光层的有机电致发光元件存在各种问题，例如耐久性和寿命，并且，目前对于克服这些问题的中间层存在需求。[0027]鉴于上述问题，本发明旨在提供一种有机电致发光元件，其具有改进的中间层，因此在长期耐久性和寿命的特性方面优良。
[0028]解决该问题的方法
[0029]根据本发明的有机电致发光元件是结构为通过中间层形成的多个发光层插入正极和负极之间的有机电致发光元件。中间层具有混合层、第一层和空穴注入层，这些层按此顺序从正极至负极形成。混合层含有供电子物质和传输电子的有机材料。第一层由传输电子的有机材料制成。第一层的厚度在0.2-20nm的范围；并且空穴注入层由接受电子的有机材料构成。
[0030]该接受电子的有机材料优选为1，4，5，8，9，11-六氮杂苯并菲-六腈(I, 4, 5, 8, 9, 11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile)。
[0031]所述有机电致发光元件还优选包括第二层，其由形成于正极和混合层之间的传输电子的有机材料制成。在混合层中含有传输电子的有机材料，并且形成第一层的传输电子的有机材料和形成第二层的传输电子的有机材料为相同的材料。
[0032]另外，根据本发明的有机电致发光元件是结构为通过中间层形成的多个发光层插入正极和负极之间的有机电致发光元件。中间层具有电子注入层和空穴注入层，这些层按此顺序从正极至负极形成。电子注入层含有供电子物质和传输电子的有机材料。当供电子物质和传输电子的有机材料的含量分别设为Cl和C2时,对于中间层,靠近中心区的C1/C2的值比分别邻近正极和负极的端部的值更大。
[0033]发明的有益技术效果
[0034]根据本发明，可抑制含有供电子物质和传输电子的有机材料的混合层与空穴注入层直接反应，并且抑制混合层和空穴注入层之间界面的混合和在操作期间层间材料的扩散。因此，可获得在长期耐久性和寿命的特性方面性能优良的有机电致发光元件。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1所示为本发明的一个实施方案中的有机电致发光元件的层结构的示意性剖视图。
[0036]图2所示为本发明的另一个实施方案中的有机电致发光元件的层结构的示意性首1J视图。
[0037]图3 (a)和3 (b)所示为一个实施例中制备的有机电致发光元件的示意性构造。图3(a)为俯视图，而图3(b)为沿图3(a)中A-A，线截取的剖视图。
[0038]图4所示为常规有机电致发光元件的一个实例的所示层结构的示意性剖视图。
【具体实施方式】
[0039]以下将描述本发明的有利实施方案。
[0040]图1显示根据本发明的有机电致发光元件的层结构，其中发光层(也称为有机发光层)4和中间层3形成于作为正极I的电极和作为负极2的电极之间。发光层4包括多个发光层4a和4b,所述多个发光层4a和4b以正极I和负极2堆叠的方向堆叠,并且中间层3插入相邻的发光层4a和4b之间。另外，一个电极(图1中的正极I)设置在透明衬底5的表面上。在该实施方案中，正极I形成透光电极，而负极2形成反光电极。[0041]虽然在图1所示的实施方案中，两个发光层4a和4b通过中间层3形成为发光层4，但可堆叠一个或多个额外的发光层4，同时在其间插入一个或多个额外的中间层3。堆叠的发光层4的数量并无特别限制，但是，层数的增加引起光学和电子元件设计的复杂度增力口。因此，堆叠的发光层4的数量优选为5或更少。类似于常用的有机电致发光元件、中间层以及(如需要)空穴注入层、传输空穴层、电子传输层、电子注入层等(这些层未示于图1中)可形成于发光层4a或4b和正极I或负极2之间。
[0042]如图1所示，在根据本发明的有机电致发光元件中，中间层3由混合层3a、传输电子的有机材料的第一层3b和空穴注入层3c构成，这些层以此顺序从正极I至负极2形成。
[0043]如上所述，混合层3a为含有供电子物质和传输电子的有机材料的层，其具有注入电子的功能。
[0044]混合层3a中所含的供电子物质并无特别限制，但是，例如可使用具有3.7eV或更小的功函数的金属。它们的典型实例包括JP2009-521109A等中所述的碱金属、碱土金属和稀土金属，例如铈、锂、钠、镁、钾、铷、钐、钇和铯、茈、TTF(四硫富瓦烯)、TTT(四硫萘并萘，tetrathionaphthacene)、四(I, 3, 4, 6, 7, 8_六氢-2H-B密唳并[I, 2_a] U密P定)二鹤(II)。
[0045]混合层3a中所含传输电子的有机材料包括例如2，9-二甲基_4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BCP)、三(8-羟基喹啉合)铝络合物(Alq3)、双(2-甲基_8_喹啉)-4-(苯基苯酚合)铝络合物(BAlq)、菲咯啉衍生物、吡啶衍生物、四嗪衍生物、噁二唑衍生物等。
[0046]混合层3a的厚度并无特别限制，但优选为0.5至20nm。当厚度处于上述范围时，混合层3a充分地显示其功能。
[0047]混合层3a中供电子物质的含量相对于整个混合层3a优选为5至50摩尔％，而传输电子的有机材料的含量相对于整个混合层3a优选为95至50摩尔％。当所述含量处于上述范围时，其可以更有效地抑制下述的混合层3a和空穴注入层3c之间的直接反应。还可以更有效地在操作期间抑制混合层3a和空穴注入层3c之间界面的混合和各层之间材料的扩散。
[0048]混合层3a所含的供电子物质可以在整个混合层3a中几乎均匀地混合，或可以在混合层3a的特殊区域中混合或层合，例如邻近3a的中间区域的区域或邻近与传输电子的有机材料的第一层3b的界面相邻的区域。可以在这些构造中产生混合层3a的性质，其是作为根据本发明的中间层3所需要的，由供电子物质和构成混合层3a的传输电子的有机材料之间的相互作用表达。
[0049]用于第一层3b的传输电子的有机材料的实例包括对混合层3a中所含的传输电子的有机材料所述的那些。
[0050]第一层3b (其为传输电子层)的厚度为0.2至20nm。当第一层3b的厚度处于上述范围时，可以抑制混合层3a和空穴注入层3c之间的直接反应，并且在操作期间抑制层3a和3c之间界面的混合和层间材料的扩散。因此，可以获得在长期耐久性和寿命的特性方面优良的有机电致发光元件，并且尤其通过更严格地控制厚度而获得具有较低操作电压和在长期耐久性和寿命的特性方面优良的有机电致发光元件。第一层3b的厚度更优选为0.5至5nm,特别优选为2至5nm。
[0051]另一方面，空穴注入层3c优选仅由接受电子的有机材料(也称为路易斯酸)制成。空穴注入层3c中的接受电子的有机材料并无特别限制，但可能例如是[式I]的结构式表示的吡嗪衍生物。
[0052][式I]
[0053]
【权利要求】
1.一种有机电致发光元件，其具有以下结构，其中通过中间层形成的多个发光层插入正极和负极之间， 其中: 所述中间层具有混合层、第一层和空穴注入层，这些层按此顺序从所述正极至所述负极形成，所述混合层含有供电子物质和传输电子的有机材料，并且所述第一层由传输电子的有机材料制成； 所述第一层的厚度在0.2至20nm的范围；并且 所述空穴注入层由接受电子的有机材料组成。
2.权利要求1的有机电致发光元件，其中 所述接受电子的有机材料是1，4，5，8，9，11-六氮杂苯并菲-六腈。
3.权利要求1或2的有机电致发光元件，其还包括由插入所述正极和所述混合层之间的传输电子的有机材料制成的第二层， 其中在所述混合层中含有的传输电子的有机材料，形成第一层的传输电子的有机材料和形成第二层的传输电子的有机材料是相同的材料。
4.一种有机电致发光元件，其具有以下结构，其中通过中间层形成的多个发光层插入正极和负极之间， 其中: 所述中间层具有电子注入层和空穴注入层，这些层按此顺序从正极至负极形成； 所述电子注入层含有供电子物质和传输电子的有机材料；并且 当所述供电子物质和所述传输电子的有机材料的含量分别设为Cl和C2时，对于所述中间层，朝向中心区的C1/C2的值比分别邻近正极和负极的位于末端部的C1/C2的值更大。
【文档编号】H05B33/12GK103460805SQ201280017022
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月9日 优先权日:2011年3月31日
【发明者】井出伸弘, 伊藤宜弘, 辻博也, 铃鹿裕子 申请人:松下电器产业株式会社