[发明专利]在光电器件中的传导聚合物组合物

说明书

技术领域

本发明涉及传导聚合物组合物和含该传导聚合物组合物的光电器 件。

背景技术

一组光电器件是使用光发射或检测用的有机材料的光电器件。这 些器件的基本结构是光发射有机层，例如夹在注入负电荷载流子(电 子)到有机层内的阴极和注入正电荷载流子(空穴)到有机层内的阳极 之间的聚(对亚苯基亚乙烯基)(“PPV”)或聚芴膜。电子和空穴在有机 层内重组，从而生成光子。在WO90/13148中，有机光发射材料是聚合 物。在US4539507中，有机光发射材料是称为小分子材料的一组，例 如(8-羟基喹啉)铝(“Alq₃”)。在实际的器件中，电极之一透明，以 允许光子逃逸离开器件。

在用透明阳极，例如氧化铟锡(“ITO”)涂布的玻璃或塑料基底上 制备典型的有机光发射器件(“OLED”)。至少一种电致发光的有机材 料的薄膜层覆盖第一电极。最后，阴极覆盖电致发光有机材料层。阴 极典型地为金属或合金且可包括单层，例如铝，或者多层，例如钙和 铝。

在操作中，空穴通过阳极注入到器件内，和电子通过阴极注入到 器件内。空穴和电子在有机电致发光层内结合，形成激子，激子然后 经历辐射衰变，发出光。

这些器件具有大的电势以供显示。然而，存在数个严重的问题。 一个是要使器件有效，这尤其通过其外部功率效率和其外部量子效率 来测量。另一问题是要优化(例如，降低)获得峰值效率时的电压。又 一问题是要随着时间流逝，稳定器件的电压特征。再一问题是要增加 器件的寿命。

为此，对以上所述的基本器件结构作出了许多改性，以便解决一 个或更多个这些问题。

一种这样的改性是在光发射有机层和电极之一之间提供传导聚合 物层。已发现，提供这种传导聚合物层可改进接通电压，低压时器件 的亮度，器件的效率、寿命和稳定性。为了实现这些优势，这些传导 聚合物层典型地可具有小于10⁶Ω/square的薄膜电阻，其中通过掺 杂聚合物层可控制传导率。在一些器件的布局中，有利的是不具有太 高的传导率。例如，若在器件内提供多个电极，但仅仅一层传导聚合 物的连续层在所有电极上延伸，则太高的传导率可导致侧面传导和电 极之间短路。

也可选择传导聚合物层具有合适的功函，以便辅助空穴或电子注 入和/或阻挡空穴或电子。因此，存在两个关键的电学特征：聚合物组 合物的总传导率；和聚合物组合物的功函。组合物的稳定性和与器件 中其他组分的反应性在提供实际器件可接受的寿命中也是关键的。组 合物的可加工性对于制造的便利性是关键的。

在阳极和光发射有机层之间用作空穴注入层的合适的传导聚合物 的一个实例是聚苯乙烯磺酸掺杂的聚亚乙基二氧基噻吩(“PEDOT-PS S”)，参见EP0686662。这一组合物提供略高于4.8eV的中间电离电 势(介于阳极的电离电势和发射体的电离电势之间的中间值)，这将辅 助空穴从阳极注入，以达到在光电器件内相邻层中材料，例如有机光 发射材料或空穴传输材料的HOMO能级。PEDOT-PSS也可含有环氧-硅 烷以产生交联，以便提供更坚固的层。典型地，在器件内，PEDOT/PS S层的厚度为约50nm。该层的传导率取决于层厚。

PEDOT:PSS是水溶性的，因此可溶液加工。在ITO阳极和发射层 之间提供PEDOT:PSS会增加空穴从ITO注入到发射层，极化ITO阳极 表面，从而防止局部短路电流并有效地制造能差以供横跨阳极表面的 电荷在其中注入。

在实践中，已发现，使用过量的PSS可改进器件性能，尤其可增 加寿命。此外，过量的PSS导致组合物更加容易喷墨印刷。“过量PS S”是指比需要的还要多的PSS，以防止PEDOT从溶液中出来。因此， 显而易见的是，有利地提供过量PSS，以便于器件制备，并且便于生 产具有较好性能和寿命的器件。然而，总是希望进一步改进器件的性 能与寿命，并使得制造工艺更加容易和便宜。因此，寻求具有过量PS S的PEDOT-PSS体系的替代方案。