[發(fā)明專利]光電裝置中的導(dǎo)電聚合物組合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680025584.1
• 申請日: 2006-07-14
• 公開（公告）號: CN101223236A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·施托伊德爾;M·麥基爾南;J·伯勒斯
• 申請（專利權(quán)）人: CDT牛津有限公司;劍橋顯示技術(shù)有限公司
• 主分類號: C08L65/00
• 分類號: C08L65/00;H01B1/12;H01L51/30
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 任宗華

本發(fā)明涉及導(dǎo)電聚合物組合物以及包括導(dǎo)電聚合物組合物的光電裝置。

一種光電裝置是那些使用有機(jī)材料用于光發(fā)射或探測的裝置。這些裝置的基本結(jié)構(gòu)為光發(fā)射有機(jī)層，例如一層聚(聚對苯乙炔)’(“PPV”)或聚芴夾在用于注入負(fù)電荷載流子(電子)的陰極和用于注入正電荷載流子(空穴)的陽極之間的膜稱為有機(jī)層。電子與空穴在有機(jī)層中結(jié)合產(chǎn)生光子。在WO90/13148中有機(jī)光發(fā)射材料為聚合物。在US4,539,507中有機(jī)光發(fā)射材料為一種所謂小分子材料，例如(8-羥基喹啉)鋁(“Alq3”)。在一個(gè)實(shí)際的裝置中，電極之一是透明的，以允許光子脫離裝置。

一種典型的有機(jī)光發(fā)射裝置(“OLED”)是基于涂覆有透明的例如銦-錫氧化物(“ITO”)的陽極的玻璃或塑料基質(zhì)制造的。至少一種電致發(fā)光有機(jī)材料的一層薄膜覆蓋第一電極。最終，一個(gè)陰極覆蓋電致發(fā)光有機(jī)材料層。典型地，陰極為金屬或合金并且可包括一例如鋁的單層，或例如鈣和鋁的多層。

操作中，空穴通過陽極注入到裝置中，電子通過陰極注入到裝置中。空穴和電子在有機(jī)電致發(fā)光層中結(jié)合形成激發(fā)子，其隨后經(jīng)歷發(fā)射衰減而發(fā)光。

這些裝置具有用于顯示的巨大可能性。然而有幾個(gè)重要的問題。一個(gè)是使裝置有效，尤其是由其外電源效率和其外量子效率所量度。另一個(gè)是最佳化(如降低)獲得最高效率處的電壓。再一個(gè)是穩(wěn)定表征裝置的隨時(shí)間變化的電壓。還有一個(gè)是提高裝置的壽命。

為此，已經(jīng)對如上所述的基本裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多改進(jìn)，以解決一個(gè)或多個(gè)這些問題。例如，可在陽極和光發(fā)射有機(jī)層之間提供一層空穴傳輸材料以輔助將空穴傳輸?shù)焦獍l(fā)射有機(jī)層。同樣，可在陰極和光發(fā)射有機(jī)層之間提供一層電子傳輸材料以輔助將電子傳輸?shù)焦獍l(fā)射有機(jī)層。

另一個(gè)這種改進(jìn)是在光發(fā)射有機(jī)層和一個(gè)電極間提供一層導(dǎo)電聚合物。已發(fā)現(xiàn)提供這樣一種導(dǎo)電聚合物層可以改善接通電壓、低電壓處裝置的亮度、效率、裝置的壽命和穩(wěn)定性。

Chem.Mater.2004，16，708-716公開了兩種據(jù)認(rèn)為適合用作電子注入層的共軛芴聚電解質(zhì)(P2，P4)。

用作陽極和光發(fā)射有機(jī)層間空穴注入層的適合的導(dǎo)電聚合物的一個(gè)例子是聚苯乙烯磺酸摻雜聚乙烯二氧噻吩(“PEDOT-PSS”)-見EP?0,686,662。該組合物提供稍高于4.8eV的中間電離電勢(陽極電離電勢和發(fā)射極電離電勢之間的中間值)，這有助于從陽極注入的空穴達(dá)到光電裝置相鄰層中例如有機(jī)光發(fā)射材料或空穴傳輸材料等材料的HOMO水平。PEDOT-PSS也可包含環(huán)氧硅烷以產(chǎn)生交聯(lián)從而提供一更堅(jiān)固的層。典型地，裝置中PEDOT/PSS層的厚度為約50nm。層的電導(dǎo)率取決于層的厚度。

PEDOT和PSS的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下所示：

在PEDOT-PSS組合物中，PEDOT被氧化以產(chǎn)生作為空穴傳輸者的聚合物自由基陽離子。氧化二氧噻吩需要陰離子使其穩(wěn)定；其為PSS。PSS電離產(chǎn)生作為平衡離子的聚合物陰離子以使PEDOT中的電荷穩(wěn)定。

PEDOT∶PSS為水溶性的因此可以溶液處理。在ITO陽極和發(fā)射層(或當(dāng)存在時(shí)的空穴傳輸層)間提供PEDOT∶PSS增加了從ITO到發(fā)射層的空穴注入，平坦化ITO陽極表面，預(yù)防局部電流短路，有效產(chǎn)生用以進(jìn)行相同穿越陽極表面的電荷注入的能量差。

已發(fā)現(xiàn)改變裝置的層中的PEDOT∶PSS比顯著地改變裝置的功能特性。

PEDOT∶PSS比為1∶2.5時(shí)提供穩(wěn)定的可處理溶液。也就是說，具有該比率或更多PSS的材料保留在溶液中。在低濃度時(shí)其從溶液中析出。然而比率為1∶2.5時(shí)，電導(dǎo)率非常高，這樣該材料不能用于一些如上所述的光電裝置排列中，例如在裝置中電極線路間的短連接。

在實(shí)踐中已發(fā)現(xiàn)使用過量的PSS(即超過平衡PEDOT中電荷所需的量)可改善裝置的性能，尤其是如US6605823所公開的可增加使用壽命。此外，過量PSS使組合物更易于噴墨打印。“過量PSS”是指比防止PEDOT從溶液中析出所需量更多的PSS。因此，在工作裝置中使用例如PEDOT∶PSS比為1∶6、1∶16或甚至更高的過量PSS是有效的。