[发明专利]电致发光器件

说明书

发明背景

本发明涉及包括聚合物有机电致发光材料的电致发光器件。

有机发光二极管(OLED)从其开发初期就已被分成两种类别。SM-OLED (小分子有机发光二极管)在材料和制造技术上完全区别于P-OLED(聚合物 OLED)。在美国专利5247190中对聚合物OLED进行了描述。

过去已在ITO(铟锡氧化物)衬底上开发OLED显示器，该ITO衬底具 有既透明又导电的优点，且还在LCD显示器领域被广泛制造。ITO衬底是制 造无源矩阵显示器底板(对小面积低分辨率显示器)以及将空穴注入OLED器 件的阳极的有效方式。这对P-OLED和SM-OLED两种技术都是适用的。(与 LCD显示器相比：因为LCD显示器是电压驱动装置，所以排除了从ITO注入 空穴的需求)。OLED必须具有至少一个透明电极且必须具有高效率的空穴注 入。ITO已经被用作OLED技术开发的衬底，因为它存在(用于LCD显示器 的制造)且因为它满足透明和空穴注入能力的两个基本需求。OLED显示器中 的反电极几乎总是被真空蒸镀到有机层的顶部。此反电极通常是提供高效率电 子源的器件的阴极。

当透明的ITO衬底已被能够制造高分辨率的有源矩阵显示器电路的非透 明的硅基衬底替代时，通常已实现显示器技术中的改进。我们已采用此技术步 骤并已基于CMOS硅底板制造了P-OLED微型显示器。从阴极侧看这些显示 器必须是透明的。因此，它对这种要由ITO制成的P-OLED微型显示器的阳极 没有制造和商业意义。

我们已使用由两层组成的阳极。第一层是形成由半导体晶圆厂发送出的 CMOS晶圆的顶层的钛金属。第二层是PEDOT:PSS(聚乙烯二氧基噻吩聚 苯乙烯磺酸盐(酯))。对将PEDOT:PSS结合入P-OLED器件进行描述的最 初专利是美国专利6,551,727。这种阳极系统有许多缺点，现在将要讨论它们。 第一个缺点是PEDOT:PSS固有地导电，从而导致不期望的像素串扰。(根据 显示器的驱动方案，电压驱动或电流驱动，PEDOT:PSS的固有电导率分别导 致功率损耗，或色饱和度损耗。)第二个缺点是PEDOT:PSS也充当固态电解 质(由PEDOT:PSS的制造工艺引起的)。这意味着，PEDOT:PSS层中的离子 可在邻近像素分别打开和关闭时建立的横向电场的影响下在膜中横向迁移。离 子的迁移更改了PEDOT:PSS的导电率和空穴注入特性并在显示器中制造了图 像假像。PEDOT:PSS的此特性是非常不期望的，且不仅在微型显示器中存在 还在所有的使用PEDOT:PSS的无源和有源矩阵像素显示器中存在。此问题在 WO 2004/105150以及de Kok等人的Phys.Stat.Sol(a)201，No6， 1342-1359(2004)中被确认。

与PEDOT:PSS的使用有关的第三问题是本领域普通技术人员认为它限制 了P-OLED器件在寿命方面的的固有性能。有许多关于在许多不同的实验环境 中的PEDOT:PSS的非线性导电率的出版物：Kvarnstrom等人的J.MoI. Structure 521(2000)271-277；Taylor等人的App.Phys.Lett.85(2004)23； Moller等人的J.App.Phys.94(2003)12。

因而，找到替换材料来代替PEDOT:PSS可使技术更快进步。

出于两个原因PEDOT:PSS传统上被用在P-OLED器件中：

ITO阳极是固有地不稳定的，且它们需要在制造高效率空穴注入表面前利 用氧等离子体进行调节。氧等离子体的工艺未被很好地理解，但被应用于不管 是制造P-OLED器件还是SM-OLED器件的所有的商业制造中。在P-OLED器 件中，发现PEDOT:PSS能减少经等离子体处理的空穴注入表面的可变性，并 提供裸露ITO衬底上可靠性和空穴注入效率方面的改进。

关于ITO的另一问题是它是非常粗糙的表面，且缺陷有规则地出现在衬 底上。因为这些缺陷以钉型剖面导电，所以在它们的附近产生了非常大的电场。 在不用PEDOT:PSS制造P-OLED器件时，阳极和阴极之间短路的可能性是非 常大的。当PEDOT:PSS以大约ITO膜厚度(几百纳米)的厚度引入时，短路 发生的可能性被降低了许多个数量级。

PEDOT:PSS在OLED技术中被称为空穴注入层(HIL)。