專利名稱：聚合硼化合物及其在有機(jī)發(fā)光二極管中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，其具有改善的壽命和改善的負(fù)載荷子遷移。
基于半導(dǎo)體材料的OLED是公知的，所述材料例如具有由聚芳-乙烯(Polyarylenvinylen)或聚對苯撐(Polyparaphenylen)(尤其是聚芴Polyfluoren和/或聚螺旋芴Poly-spiro-fluoren)組成的基架，其中除了這些組分外還聚合了或以混合物形式置入了一部分其它的發(fā)色團(tuán)和/或三芳胺衍生物。發(fā)色團(tuán)通常產(chǎn)生強(qiáng)烈的長波長，也即主要是所產(chǎn)生的電致發(fā)光譜中的綠或紅色的發(fā)射譜帶。三芳胺單元通常對有機(jī)發(fā)光二極管的發(fā)射譜帶具有微小的影響，并主要用于通過配對的聚合物鏈傳輸正電荷，和/或用于有機(jī)半導(dǎo)體材料的氧化穩(wěn)定性。
利用OLED的有源層的上述有機(jī)半導(dǎo)體材料，目前可以覆蓋可能的CIE色坐標(biāo)的大部分區(qū)域，并可以實現(xiàn)較高的、對商業(yè)應(yīng)用較為重要的發(fā)光密度和效率。但迄今聚合物OLED的工作壽命還太短而不能被市場接受。這尤其適合于短波的、也即發(fā)藍(lán)光和白光的發(fā)光二極管和/或諸如所謂無源矩陣顯示器的顯示器。
聚合物OLED的工作壽命中的主要問題是半導(dǎo)體有機(jī)材料的還原穩(wěn)定性。因此這是決定性的，因為在有機(jī)半導(dǎo)體材料中，電荷遷移是通過單個的氧化和還原來實現(xiàn)的，其中參與電荷遷移的子單元在器件的工作壽命期間通常必須被氧化或還原幾十億次。在該過程中的不可逆的化學(xué)降解導(dǎo)致電荷遷移性能變壞，同時導(dǎo)致發(fā)光密度降低。
因此本發(fā)明的任務(wù)在于創(chuàng)造一種有機(jī)發(fā)光二極管，其半導(dǎo)體有機(jī)材料具有提高的氧化還原穩(wěn)定性，使得其具有延長的工作壽命。
本發(fā)明的主題是一種有機(jī)發(fā)光二極管或發(fā)光顯示器，其有源層具有有機(jī)半導(dǎo)體材料，在該材料中至少部分地聚合了和/或以混合物形式作為聚合物組分混合了三芳基取代的劉易斯酸單元。另外，本發(fā)明的主題是所述的有機(jī)發(fā)光二極管被用于照明目的和/或用于單色、多色或全色的有機(jī)發(fā)光顯示器以及用于無源矩陣顯示器的應(yīng)用，其中所述有機(jī)發(fā)光顯示器是基于濾色器或結(jié)構(gòu)化的RGB像素化的發(fā)光層。
有機(jī)發(fā)光二極管包括至少一個基底、一個透明的下電極層、至少一個有源層和一個上電極層。優(yōu)選地，所述有機(jī)發(fā)光二極管被封裝以防止不理想的外界影響。
“聚合了和/或以混合物形式作為聚合物組分混合了”在此應(yīng)被理解為三芳基取代的劉易斯酸單元要么以共聚物形式與象聚芳-乙烯或聚對苯撐(尤其是聚芴和/或聚螺旋芴)等其它單元進(jìn)行共聚，要么以一種混合物存在，在該混合物中已經(jīng)混合了三芳基取代的劉易斯酸單元作為聚合物與至少一種其它聚合有機(jī)半導(dǎo)體材料相混合。這兩種選擇方案也可以一起同時地出現(xiàn)，使得一方面存在由多種聚合物、還有包括三芳基取代的聚合劉易斯酸單元的材料所組成的混合物，另一方面還存在具有包括三芳基取代的聚合劉易斯酸的重復(fù)單元的共聚物。
三芳基劉易斯酸單元改善了負(fù)載荷子的遷移，并提高了聚合物在電化學(xué)還原方面的穩(wěn)定性，這種還原在負(fù)載荷子的遷移中肯定會出現(xiàn)。
劉易斯酸是一種電子對受體，也即一種具有不完全電子配置的分子或離子，其可以接收電子對、也即負(fù)電荷。三芳基劉易斯酸單元尤其適合于被用作共聚的有機(jī)半導(dǎo)體材料的遷移電子的成分，因為該成分不僅能接收負(fù)電荷，而且也因芳基而穩(wěn)定。
合適的劉易斯酸例如是具有硼或鋁原子作為中心原子的劉易斯酸，其中所考慮的鋁劉易斯酸由于穩(wěn)定性原因而還必須具有與該芳香族系統(tǒng)的復(fù)雜的反連接。尤其適用的是具有硼作為中心原子的三芳基劉易斯酸，因為硼烷陰離子是還原穩(wěn)定的。與配對的碳?xì)浠衔锵到y(tǒng)的高反應(yīng)性的基團(tuán)負(fù)碳離子相反，這里不應(yīng)希望不可逆的二次反應(yīng)。該方案例如通過對三均三甲苯基硼烷(Trimesitylborane)進(jìn)行循環(huán)伏安法(Cyclovoltammetrie)測量來確認(rèn)，其中這種測量顯示出三芳基硼烷單元的完全可逆的還原。
類似于已經(jīng)公知的將三芳胺衍生物用作正電荷的穩(wěn)定空穴遷移單元，采用三芳基劉易斯酸單元作為負(fù)電荷的穩(wěn)定的電子遷移單元。盡管負(fù)載荷子或正載荷子穩(wěn)定在劉易斯酸中心原子或氮原子處，但經(jīng)過碳框架的配對向下一個穩(wěn)定的子單元進(jìn)行電荷遷移是可能的。這對于三芳胺衍生物長期以來是公知的，而且通過首先的結(jié)果利用純?nèi)蓟鹜榫酆衔镒鳛樨?fù)電荷的遷移材料而通過兩個尚未公開的申請DE10320713.9和102004001865.0來確認(rèn)。
優(yōu)選地，三芳基化的劉易斯酸單元是硼烷單元。
芳基取代基是相同或不相同的。芳基取代基被理解為(同)芳香或異芳香的化合物。通常，三種芳基取代基中的至少兩種是聚合物主鏈的一部分，使得有機(jī)半導(dǎo)體材料的至少一個聚合成分的聚合物主鏈具有成分-Ar-B(Ar)-Ar-。
根據(jù)一種實施方案，OLED的至少一個有源層的有機(jī)半導(dǎo)體材料包括芳-乙烯單元和/或?qū)Ρ綋窝苌飭卧?0％的重復(fù)單元以及三芳基取代的劉易斯酸單元的1~50％的重復(fù)單元，優(yōu)選1~30％，尤其優(yōu)選1～20％。這里尤其優(yōu)選的還有，采用芴衍生物單元和/或聚螺旋芴作為對苯撐衍生物單元。
根據(jù)另一種實施方案，OLED的至少一個有源層的有機(jī)半導(dǎo)體材料另外還包括三芳胺衍生物單元的1～49％的重復(fù)單元，尤其是三芳胺單元的1～30％的重復(fù)單元，更優(yōu)選是1～20％。
根據(jù)一種實施方案，在有機(jī)半導(dǎo)體材料中的三芳基化的劉易斯單元顯示出發(fā)藍(lán)光，或者其對發(fā)射光譜沒有明顯影響(偏移小于30nm)。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，所述三芳基化的劉易斯酸單元被電子施主取代，使得產(chǎn)生一種發(fā)色團(tuán)中心，并將發(fā)色團(tuán)偏移至長波。
在本發(fā)明的一種非常有利的實施方案中，至少一個有源層的有機(jī)半導(dǎo)體材料中組合了三芳胺單元和三芳基硼烷單元，使得效率和工作壽命根據(jù)某些驅(qū)動器條件被優(yōu)化，例如在給定的多路復(fù)用速率、脈沖頻率和/或亮度的情況下針對無源矩陣控制器進(jìn)行優(yōu)化。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過采用三芳基硼烷-電子遷移-單元來優(yōu)化總電流上的負(fù)載荷子的份額，并由此優(yōu)化有機(jī)發(fā)光二極管的效率和層內(nèi)的復(fù)合區(qū)域的位置。
在本發(fā)明的一種非常有利的實施方案中，三芳基劉易斯酸(例如三芳基硼烷)單元基本不影響半導(dǎo)體共聚物的電致發(fā)光，使得盡管有這些附加的遷移電子的組分，聚芳-乙烯或聚對苯撐基架的發(fā)光以及可能還存在的發(fā)色團(tuán)成分的發(fā)光也支配著光譜。這在簡單的諸如苯基或均三甲苯基等三芳基取代基的情況下是所希望的，因為該被隔離的單元本身的電致發(fā)光位于藍(lán)光區(qū)域。
另一方面，在劉易斯酸中心原子處三芳基配合體然而也可以是電子施主替代的，于是該單元可以變成一個具有長波偏移發(fā)射的發(fā)色團(tuán)中心。從而具有這種結(jié)構(gòu)的OLED在寬帶地變化的發(fā)射內(nèi)發(fā)光。
有機(jī)發(fā)光二極管或發(fā)光顯示器可以被用于單色、多色或全色的具有有源或無源矩陣控制器的有機(jī)電致發(fā)光顯示器。
根據(jù)一種有利的實施方式，可以用于基于白發(fā)光器或濾色器的或基于結(jié)構(gòu)化的RGB像素化的發(fā)光層的全色有機(jī)電致發(fā)光顯示器。
最后，可以如此地使用本發(fā)明的OLED，使得劉易斯酸單元的份額根據(jù)無源矩陣顯示器中的脈沖式驅(qū)動器條件被調(diào)節(jié)。
本發(fā)明首次提供了一種有機(jī)發(fā)光二極管，其在有源層的有機(jī)半導(dǎo)體材料中具有三芳基劉易斯酸組分作為電子遷移單元，其中配對的碳?xì)渚酆衔锏牟蛔愕倪€原穩(wěn)定性的問題被克服。通過過芳基化的劉易斯酸單元，導(dǎo)致了有源層的整個有機(jī)半導(dǎo)體材料的長時間可逆的可還原性，并由此導(dǎo)致發(fā)光二極管在工作中的長壽命。此外，通過有目的地改變例如作為三芳基劉易斯酸單元的三芳基硼烷單元的份額，可以改善效率，和/或控制由有機(jī)半導(dǎo)體材料組成的有源層內(nèi)的發(fā)光區(qū)域的位置。
本發(fā)明涉及一種有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，其具有改善的壽命和改善的負(fù)載荷子遷移。有機(jī)發(fā)光二極管基于有機(jī)半導(dǎo)體材料，其中負(fù)載荷子的遷移以及還原方面的穩(wěn)定性由三芳基化的劉易斯酸單元決定、尤其由過芳基化的硼烷單元決定。這導(dǎo)致了發(fā)光層的改善的壽命，使得一方面提高了器件的壽命，另一方面避免了工作期間的亮度的再調(diào)節(jié)。另外，本發(fā)明還涉及這樣的有機(jī)發(fā)光二極管，其中通過諸如過芳基化的硼烷單元等三芳基化的劉易斯酸可以有目的地影響發(fā)光層中發(fā)光區(qū)域的位置和發(fā)光的顏色。
權(quán)利要求
1.有機(jī)發(fā)光二極管或發(fā)光顯示器，其有源層具有有機(jī)半導(dǎo)體材料，在該材料中至少部分地聚合了和/或以混合物形式作為聚合物組分混合了三芳基取代的劉易斯酸單元。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中所述劉易斯酸單元是硼烷單元。
3.如上述權(quán)利要求之一所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中芳基取代基是相同或不相同的，且設(shè)有至少一種多核芳基取代基。
4.如上述權(quán)利要求之一所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中所述有機(jī)半導(dǎo)體材料包括芳-乙烯和/或?qū)Ρ綋窝苌飭卧闹辽?0％的重復(fù)單元以及三芳基取代的劉易斯酸單元的1~50％的重復(fù)單元。
5.如上述權(quán)利要求之一所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中所述對苯撐衍生物單元至少部分地是芴衍生物單元和/或聚螺旋芴。
6.如上述權(quán)利要求之一所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中所述有機(jī)半導(dǎo)體材料包括三芳胺衍生物單元的1％～49％的重復(fù)單元。
7.如上述權(quán)利要求之一所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中在有機(jī)半導(dǎo)體材料中的三芳基化的劉易斯單元顯示出發(fā)藍(lán)光。
8.如上述權(quán)利要求之一所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中在有機(jī)半導(dǎo)體材料中的三芳基化的劉易斯單元以小于30nm的偏移的數(shù)量級對有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)射光譜施加影響。
9.如上述權(quán)利要求之一所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其中在有機(jī)半導(dǎo)體材料中的三芳基化的劉易斯單元完全或部分地作用為發(fā)色團(tuán)，方式是其在有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)射光譜中引起附加的、長波偏移的發(fā)射譜帶。
10.上述權(quán)利要求之一所述的有機(jī)發(fā)光二極管被用于產(chǎn)生寬帶白光的應(yīng)用。
11.上述權(quán)利要求之一所述的有機(jī)發(fā)光二極管被用于照明目的的應(yīng)用。
12.上述權(quán)利要求之一所述的有機(jī)發(fā)光二極管被用于單色、多色或全色的具有有源或無源矩陣控制器的有機(jī)電致發(fā)光顯示器的應(yīng)用。
13.如權(quán)利要求12所述的應(yīng)用，用于基于白發(fā)光器或濾色器的或基于結(jié)構(gòu)化的RGB像素化的發(fā)光層的全色有機(jī)電致發(fā)光顯示器。
14.上述權(quán)利要求之一所述的OLED的應(yīng)用，其中劉易斯酸單元的含量根據(jù)無源矩陣顯示器中的脈沖式驅(qū)動器條件被調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，其具有改善的壽命和改善的負(fù)載荷子遷移。有機(jī)發(fā)光二極管基于有機(jī)半導(dǎo)體材料，其中負(fù)載荷子的遷移以及還原方面的穩(wěn)定性由三芳基化的劉易斯酸單元決定、尤其由過芳基化的硼烷單元決定。這導(dǎo)致了發(fā)光層的改善的壽命，使得一方面提高了器件的壽命，另一方面避免了工作期間的亮度的再調(diào)節(jié)。另外，本發(fā)明還涉及這些有機(jī)發(fā)光二極管，其中通過諸如過芳基化的硼烷單元等三芳基化的劉易斯酸可以有目的地影響發(fā)光層中發(fā)光區(qū)域的位置和發(fā)光的顏色。
文檔編號H01L51/50GK1938877SQ200580010795
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者K·霍伊澤爾, A·洪策, A·卡尼茨, W·羅格勒, D·亨澤勒爾 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司