[发明专利]为改善有机电子器件加工和性能的中和阳极缓冲层

说明书

背景

1.发明领域

本发明一般地涉及薄膜器件加工和制造技术。更具体地，本发明涉及有机发光二极管器件和显示器的制造。

2.相关技术

基于LED(发光二极管)的显示和照明系统有很多应用。这类显示和照明系统是通过排列很多光-电子元件(“元件”)如一个个LED的阵列而构成的。基于半导体技术的LED在传统上一直使用无机材料，但近来，有机LED(“OLED”)已开始流行于有些照明和显示应用。利用有机材料的其它元件/器件的实例包括有机太阳能电池、有机晶体管、有机探测器、生物芯片和有机激光器。

OLED一般由2层或多层传输空穴(或电子)的至少部分导电有机薄层(例如，缓冲层)和夹在2个电极即阳极和阴极之间的、在空穴-电子在其中复合时发光的发射层(EL)组成。在所施电压下，阳极把空穴注入ABL，然后ABL把它们传输到EL，同时阴极把电子直接注入EL。注入的空穴和电子分别朝带相反电荷的电极迁移并在EL中复合成激子。激子通过发射辐射线，即光，松弛到较低能态。一般，聚合物基OLED器件已用基于掺杂的导电聚合物，如PEDOT(聚亚乙基二氧基噻吩)或PANI(聚苯胺)，的阳极缓冲层(ABL)材料(也叫做空穴传输层或HTL)制造。PEDOT常与PSS(聚(苯乙烯磺酸))之类的酸混合。最常用的ABL材料之一是可获自HC Starck Corporation的Baytron P VP CH8000。Baytron P VP CH8000的PEDOT∶PSS重量比为1∶20，电阻率为约100kΩ-cm。Baytron P VP CH8000适合于诸如不需要进一步形成图案/加工并提供良好日光效率和相当低操作电压要求的无源矩阵显示器的应用。但是，这些器件结构几乎无例外地达不到所期望的寿命。

使用Baytron CH8000溶液带来的一个问题是，这些溶液是强酸性的，因此会造成加工设备的腐蚀和玻璃基底上ITO层的溶解。另一个问题是，Baytron的干燥薄膜相当容易吸水。吸入Baytron薄膜的水会造成不希望发生的腐蚀问题。用Baytron CH8000之类的材料带来的另一个复杂性是，烘烤时材料发生交联并变得不溶于水，因此难以从器件上不需要它的部位除去。

最理想的是制造寿命更长和加工要求不繁杂的ABL材料。

附图简述

图1示出按照本发明至少一个实施方案制造ABL的工艺流程。

图2表示按照本发明至少一个实施方案的OLED器件405的实施方案的截面图。

图3(A)示出本发明多个实施方案的电流-电压曲线。

图3(B)示出与图3(A)中相同的4种器件的发光效率。

图4示出上述4种器件中各种器件的归一化寿命数据。

图5示出上述4种器件中各种器件在DC条件下受驱动时的驱动电压要求。

图6A和6B比较用传统ABL材料和用已经完全中和的ABL材料(按照本发明)的ABL薄膜在不同烘烤条件下(烘烤后)的吸水速率。

图7示出用传统ABL材料和用已完全中和的ABL材料(按照本发明)的ABL薄膜对于ITO的腐蚀作用。

发明详述

在描述本发明的各种实施方案中，规定术语“混合物”和“溶液”具有相同意思。它们是指化学反应和/或物理混合在一起的液态、固态和气态化合物的组合或混合。

所公开的是产生更长器件寿命的ABL配方。在本发明的至少一个实施方案中，酸性ABL材料(如PEDOT∶PSS混合物)被挥发性碱(如氢氧化铵或氨)完全或部分中和。然后用中和的ABL溶液来形成ABL层。在至少一个实施方案中，制备ABL溶液的方法包括测量酸性ABL材料的所需量，计算存在的H⁺当量，以及加入等量的挥发性碱。如果溶液的表面张力不够低，则可加入表面活性剂来保证更好的层加工。