CN1841812B - 有机电激发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种有机电激发光元件，其包括阳极及阴极；配置于上述阳极与上述阴极之间的有机发光层；以及有机空穴传输层，该有机空穴传输层配置于上述阳极与上述有机发光层之间，且包含添加有半导体或导电体金属氧化物的高分子型有机空穴传输材料。

Description

有机电激发光元件
技术领域
本发明是关于一种有机电激发光元件(有机EL元件)，特别是关于将含有高分子型有机空穴传输材料的有机空穴传输层改良而成的有机EL元件。
背景技术
有机EL元件于阳极与阴极之间夹有具备导电性与发光性的有机发光层，并通过于正向施加电压，分别将空穴自阳极、电子自阴极注入有机发光层。有机EL元件是于该空穴及电子注入时，空穴与电子再结合产生激发子，并于其张驰时发光的自发光元件。而且，此有机EL元件可应用于低温大面积化工序中，所以可期待应用于下一代薄膜显示器中。
如此有机EL元件中，除了于阳极与阴极之间设置有机发光层之外，还设置有空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层等数层，以此调节电子或空穴自电极之注入或移动性。作为空穴传输层，由高分子型空穴传输材料而制作，该高分子型空穴传输材料如日本专利特开2004-63408中所揭示，于poly(ethylenedioxy)thiophene聚二氧乙基噻吩(PEDOT)中掺杂polystyrenesulphonic acid聚对苯乙烯磺酸(PSS)之所谓PEDOT:PSS。通过将上述空穴传输层插入阳极与有机发光层之间，与将空穴自包含例如如同ITO之透明电极的阳极直接注入有机发光层的情形相比，可降低空穴的注入势垒(约1.0V→约0.5V)。
然而，含有空穴传输层的有机EL元件于电流驱动时，空穴传输层会使有机发光层劣化，导致寿命缩短。
发明内容
根据本发明一形态，提供一种有机EL元件，其包括：
阳极及阴极；
有机发光层，其配置于上述阳极与上述阴极之间；以及
有机空穴传输层，其配置于上述阳极与上述有机发光层之间，且包含添加有半导体或导电体金属氧化物的材料。
附图说明
图1是表示实施例1的有机EL二极管的剖面图。
图2A、图2B是表示实施例1的有机EL二极管之电流电压特性的特性图。
图3A、图3B是表示比较例1的有机EL二极管之电流电压特性的特性图。
图4是表示于实施例1的有机EL二极管中，亮度及电压相对于驱动时间而变化的特性图。
图5是表示比较例1的有机EL二极管中，亮度及电压相对于驱动时间而变化的特性图。
[符号说明]
1    玻璃基板
2    阳极
3    空穴传输层
4    有机发光层
5    阴极缓冲层
6    阴极
7    干燥剂
8    玻璃罩
9    密封材料
具体实施方式
以下，就本发明的实施形态加以详细说明。
本实施形态的有机EL元件中，于阳极与阴极之间包含有机发光层及有机空穴传输层的积层体上，有机空穴传输层配置为位于上述阳极侧。此有机空穴传输层包含添加有半导体或导电体金属氧化物的高分子型有机空穴传输材料。
上述阳极由如同例如ITO(铟氧化物中掺杂锡的材料)的透明导电材料而制造。
上述阴极具有将Al积层于选自例如功函数较小的碱金属及碱土金属的金属(例如Li、Ca、Ba等)层上的构造。此阴极中，Al亦作为易氧化的碱金属或碱土金属的保护膜而发挥作用。而且，允许于此阴极与有机发光层之间插入包含例如CsF等的阴极缓冲层。
上述有机发光层由具有例如高分子型聚对苯乙炔或聚芴骨架材料而制造。
上述高分子型有机空穴传输材料可使用PEDOT:PSS，该PEDOT:PSS于例如聚(3，4-二氧乙基)噻吩(PEDOT)中掺杂聚对苯乙烯磺酸或其盐(总称为PSS)。此PEDOT:PSS因具有水溶性，所以采用喷墨、印刷技术等，于液体状态下在机空穴传输层上成膜成为可能。
作为添加于上述高分子型有机空穴传输材料的半导体或导电体金属氧化物，较好的是选自例如MoOx(x值为2～3)及VOy(y值为1～2.5)的至少一种氧化物。特别是，MoOx不仅具有导电性，其功函数约为-5V，并且具有自ITO等阳极向发光层(HOMO能级约为5.5～6V)易于空穴注入的优点。而且，使用水溶性MoOx时，可将其预先混合于上述水溶性PEDOT:PSS中，并通过喷墨、印刷技术等，于有机空穴传输层上成膜。
以上是根据实施形态，作为有机空穴传输层，其构成为包含添加有半导体或导电体金属氧化物的高分子型有机空穴传输材料，以此向阳极、阴极间施加电压时，使空穴自阳极穿过有机空穴传输层、且使电子自阴极分别注入至有机发光层，并于使空穴与电子再结合而自发光时，可防止或抑制由上述有机空穴传输层引起的有机发光层劣化。
特别是，可于作为高分子型有机空穴传输材料的PEDOT:PSS中，添加选自作为金属氧化物的MoOx(x值为2～3)及VOy(y值为1～2.5)中至少一种氧化物(例如MoOx)的有机空穴传输层中，抑制或防止向阳极、阴极间施加电压时导致有机发光层劣化。此功能是利用如下结构。
即，施加电压时(驱动时)有机发光层的劣化，是因为自有机空穴传输层PEDOT:PSS中的PSS分离出的SO3扩散至有机发光层中。添加的MoOx混入PEDOT:PSS的高分子链中，可抑制SO3自PSS分离，并进一步抑制含有SO3的高分子链自身向有机发光层扩散。特别是，水溶性钼氧化物(MoOx)混入PEDOT:PSS的高分子链中，可固定高分子链。
因此，通过抑制或防止施加电压时(驱动时)有机发光层的劣化，可获得寿命较长的有机EL元件。
以下，参照图示，就本发明的实施例加以详细说明。
(实施例1)
于例如24mm四方形、0.7mm厚度的玻璃基板表面，用溅射堆积例如厚度为150nm的ITO之后，将其图案化为条纹状而形成阳极。其次，将重量百分比约为2的PEDOT:PSS水溶液、与将白色粉末状氧化钼(MoO3)溶解于28℃纯水中的0.049％的MoO3水溶液，以(PEDOT:PSS水溶液)∶(MoO3水溶液)＝10∶2的比例加以混合，调制混合水溶液。以约3000～4000rpm的旋转数将此混合水溶液旋涂于含有上述阳极的玻璃基板表面，在去除发光区域以外的膜之后，以200℃烧成，以此形成空穴传输层。
其次，以2000～3000rpm的旋转数，将墨水旋涂于空穴传输层表面，该墨水使聚芴系蓝色发光聚合物以约2％的浓度溶解于四氢萘溶剂中。接着，通过以150℃烧成而形成有机发光层。另外，发光聚合物墨水的涂布、烧成工序是在手套箱内的氮环境中进行。其次，利用电阻加热方式的真空蒸镀形成含有0.5nm之CsF的阴极缓冲层，并进一步利用该真空蒸镀，将10nm的Mg膜及150nm的Al膜成膜而形成阴极。其后，将厚度为0.5mm的槽内安装有CaO系吸气材料(干燥剂)且具有1.6mm厚度的玻璃罩，与上述玻璃基板对向配置，使该干燥剂位于上述阴极侧，并使用UV硬化树脂进行密封，制造图1所示的有机EL二极管。
所获得的有机EL二极管包括玻璃基板1，该玻璃基板1上形成有表面呈条纹状之阳极2，其包含例如厚度为150nm的ITO。于PEDOT:PSS中添加重量百分比为0.49的氧化钼(MoO3)后的空穴传输层3，形成于含有上述阳极2的上述玻璃基板1的表面。有机发光层4形成于上述空穴传输层3的表面。阴极缓冲层5形成于包括有机发光层4的基板1上。阴极6形成于阴极缓冲层5的表面。安装有干燥剂7的玻璃罩8，隔以含有UV硬化树脂的框状密封材料9与上述玻璃基板1对向配置并得以固定。即，上述有机发光层4的区域由上述玻璃基板1、安装有干燥剂7的玻璃罩8以及框状密封材料9而密封。
(比较例1)
除空穴传输层仅包含PEDOT:PSS以外，以与实施例1相同的方法，制造图1所示的有机EL二极管。
对所获得的实施例1及比较例1的二极管，检测其电流电压特性。图2A、图2B是表示包括空穴传输层的实施例1中二极管的电流电压特性图，该空穴传输层含有PEDOT:PSS+MoO3。图3A、图3B是表示包括空穴传输层的比较例1中二极管的电流电压特性图，该空穴传输层含有PEDOT:PSS。
由如图2A、图2B、图3A，图3B显然可知，实施例1及比较例1中二极管的载波电流(此时为空穴传输)几乎无变化。
而且，对实施例1及比较例1的二极管，检测以约500cd/m2之初期亮度的电流进行低电流驱动时，正面亮度的经时变化。图4是表示包括空穴传输层的实施例1的二极管中，亮度及电压相对于驱动时间而变化的特性图，该电动传输层含有PEDOT:PSS+MoO3。图5是表示包括空穴传输层的比较例1的二极管中，亮度及电压相对于驱动时间而变化的特性图，该空穴传输层含有PEDOT:PSS。
由如图4及图5显然可知，实施例1的二极管与比较例1的二极管相比，可抑制亮度劣化并延长寿命。实施例1的二极管，当于减至初期亮度一半的时间(亮度减半的寿命)呈现时，与比较例1的二极管相比，达到1.8倍的长寿命化。

Claims (8)

1.一种有机电激发光元件，其包括：
阳极及阴极；
有机发光层，其配置于上述阳极与上述阴极之间；以及
有机空穴传输层，其配置于上述阳极与上述有机发光层之间，且具有包含下述材料的构成，其中所述材料具有于聚(二氧乙基)噻吩中掺杂聚对苯乙烯磺酸或其盐的组成，且以混入于聚(二氧乙基)噻吩中掺杂聚对苯乙烯磺酸或其盐的组合物内的高分子链间的方式添加有选自MoOx及VOy中至少一种氧化物，所述x值为2～3，所述y值为1～2.5。
2.根据权利要求1所述的有机电激发光元件，其中上述金属氧化物及上述材料具有水溶性。
3.根据权利要求3所述的有机电激发光元件，其中上述聚(二氧乙基)噻吩是聚(3，4-二氧乙基)噻吩(PEDOT)。
4.根据权利要求1所述的有机电激发光元件，其中上述材料是聚(3，4-二氧乙基)噻吩中掺杂聚对苯乙烯磺酸或其盐的水溶性PEDOT:PSS，上述金属氧化物是水溶性MoOx，将上述水溶性PEDOT:PSS及上述水溶性MoOx于存在水的状态下混合，并通过喷墨或印刷技术将此混合水溶液于上述阳极上成膜形成上述有机空穴传输层，所述x表示2～3的整数。
5.根据权利要求1所述的有机电激发光元件，其中上述有机发光层由具有高分子型聚对苯乙炔或聚芴骨架材料而制造。
6.根据权利要求1所述的有机电激发光元件，其中上述阴极具有将Al积层于选自碱金属及碱土金属的金属层上的构造。
7.根据权利要求6所述的有机电激发光元件，其中上述选自碱金属及碱土金属的金属是Li、Ca、或Ba。
8.根据权利要求1所述的有机电激发光元件，其中上述阴极与上述有机发光层之间进一步配置有包含CsF的阴极缓冲层。
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