光電子器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一般涉及光電子器件和這種器件的制造方法，具體而言，涉及包括陽極層(21)、設(shè)置在陽極層之上的半導(dǎo)體層(25)和設(shè)置在半導(dǎo)體層之上的陰極層(26)的光電子器件，陽極層包含連接在一起并且通過其間的間隙(211)相互分開的多個導(dǎo)電軌跡(212)，該器件還包含設(shè)置在陽極層與半導(dǎo)體層之間并且延伸跨過所述間隙的第一空穴注入層(23)和一個或更多個其它的空穴注入層(24)，其中，第一空穴注入層具有比一個或更多個其它的空穴注入層的傳導(dǎo)率大的傳導(dǎo)率。
【專利說明】光電子器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及光電子器件和這種器件的制造方法。具體而言，器件的實施例可例如是諸如加入在照明瓦、照明面板、顯示器背光中的有機發(fā)光二極管(OLED)的電致發(fā)光器件，或者可以是光伏器件。

【背景技術(shù)】
[0002]有機發(fā)光二極管(OLED)對照明特別有用，原因是它們可相對簡單、低廉地被制造以大面積覆蓋各種襯底。它們還十分明亮并且可按期望地被變色(紅色、綠色和藍色)或者可以為白色。OLED可通過使用聚合物或小分子被制造:在WO 90/13148,WO 95/06400和WO 99/48160中描述了基于聚合物的OLED的例子；在US 4539507中描述了所謂的基于小分子的器件的例子。在本說明書中，提到的有機LED包含有機金屬LED。
[0003]為了幫助理解本發(fā)明的實施例，描述OLED器件的示例性結(jié)構(gòu)是有幫助的。因此，參照圖la，該圖表示包含透明襯底12的OLED 10的一部分的垂直斷面，在該透明襯底12上，沉積例如為銅的金屬軌跡14，以提供第一電極連接，在示出的例子中，該第一電極連接是陽極連接。空穴注入層(HIL)16沉積于陽極電極軌跡上，例如，諸如PED0T:PSS(聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)的有傳導(dǎo)性的透明聚合物。其后是例如包括PPV(聚(對苯撐乙烯)基材料的發(fā)光聚合物(LEP)疊層18?？昭ㄗ⑷雽訋椭ヅ銵EP疊層的空穴能級與陽極金屬的能級。然后是例如包含LEP疊層的諸如鈣或鋇的低功函金屬和匹配或包含諸如氟化鋰的電子注入層的陰極能級的陰極疊層20，在其上面沉積例如鋁或銀的反射性背電極。
[0004]圖1a的OLED例子是通過例如由玻璃或塑料制成的透明襯底發(fā)光的“底部發(fā)光”器件。但是，也可制造器件的上部電極基本上透明的“頂部發(fā)光”器件，該上部電極例如由氧化銦錫(ITO)或陰極金屬的薄層(比方說厚度小于10nm)制成。
[0005]現(xiàn)在參照圖lb，該圖表示通過襯底12向LEP疊層18觀看即通過器件“底部”看到器件的發(fā)光面中的圖1a的OLED器件10的示圖。該示圖表示，為了避免掩蓋由LEP疊層18發(fā)射的太多的光，陽極電極疊層14在本例子中被配置為六邊形網(wǎng)格或網(wǎng)孔。(陽極)電極疊層14與固體金屬母線30連接，該固體金屬母線30基本上圍繞器件的整個周邊，任選地具有一個或更多個開口 32，這些開口可通過導(dǎo)電體被橋接以有利于與器件的陰極疊層的連接。
[0006]圖1c表示包含多個具有圖1a和/或圖1b所示的結(jié)構(gòu)的OLED 10的照明面板100。
[0007]諸如陽極疊層14的金屬疊層被設(shè)置在諸如圖1a?Ic所示的OLED中以增加電極的導(dǎo)電性并使得能夠在更寬的區(qū)域上實現(xiàn)電流分布(優(yōu)選更均勻地)。因此，金屬疊層14優(yōu)選具有足夠的覆蓋范圍和電導(dǎo)系數(shù)，以提供允許實現(xiàn)OLED器件的亮度的希望的量和均勻性的電荷流速和分布。金屬疊層可跨著大面積的OLED照明面板的橫向以例如幾十微米到幾厘米的間隔被定位。但是，非平坦表面的頂上的活動OLED層的沉積會導(dǎo)致厚度和/或輪廓變化，即，層的非平坦表面區(qū)域。這種變化會例如在器件中由于電氣短路(例如，疊層與發(fā)光層之間或者發(fā)光層中的較高電流密度的局部化區(qū)域(“熱斑”))導(dǎo)致亮度不均勻、器件不穩(wěn)定和/或器件失效。金屬疊層的邊緣會導(dǎo)致這種厚度和/或輪廓變化。
[0008]因此，包含OLED的照明面板中的金屬疊層優(yōu)選在處理發(fā)光和相關(guān)(例如，電荷注入)層之前被平坦化。可例如通過在金屬疊層上沉積光刻膠或其它一般電絕緣的平坦化金屬來提供金屬疊層的填充平坦化。
[0009]為了實現(xiàn)電流分布，上述的OLED器件的陽極電極可在襯底上包含ITO層。這種ITO層一般具有例如20?50歐姆/平方的薄層電阻。使用ITO作為陽極材料可由此有利于提供導(dǎo)電陽極。但是，這種ITO層的薄層電阻可能不足夠低以提供OLED器件的亮度的希望量和/或均勻性。并且，ITO材料及其沉積處理的成本相對較高，并且，關(guān)于諸如例如可包含多個OLED的大面積照明面板的產(chǎn)品，這會十分明顯。另外，ITO層具有一般為約1.7?
1.9的折射率，該折射率明顯高于在OLED的制造中使用的常規(guī)的玻璃或塑料襯底的折射率(約1.5)。這種襯底與ITO層之間的折射率的不匹配可由于光在波導(dǎo)模式中被捕獲而導(dǎo)致光學(xué)損失。
[0010]類似的考慮適用于其它的光電子器件，例如，光伏(PV)器件或其它電致發(fā)光器件。
[0011]因此，仍然需要提供可相對簡單地并且/或者以較低的成本被制造并且/或者具有更高的性能、優(yōu)選不包含ITO的光電子器件。具體而言，例如，光電子器件的領(lǐng)域進一步要求更高的效率(光與電能轉(zhuǎn)換或者相反)、更高的光輸出均勻性或跨過器件的吸收和/或能量轉(zhuǎn)換、更高的可靠性和/或壽命(例如，減少或者消除電氣短路的出現(xiàn))、更低的成本等。例如，關(guān)于例如OLED照明面板的具有相對較大尺寸的器件，存在這種要求。為了理解本發(fā)明，參照以下的公開:
[0012]一具有有機Orgacon PEDOT: PSS和印刷金屬分流線的大面積無ITO靈活白OLED(Large Area ITO-free Flexible White OLEDs with Orgacon PEDOT:PSS andPrinted Metal Shunting Lines), Harkema et al.,Proc.SPIE, Vol.7415, 74150T(2009)；
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[0014]— 2009-11-18 的 Osram 數(shù)據(jù)頁“用于 OLED 照明的 0RBE0S?(OsramDatasheet “0RBE0S? for OLED Lighting) ”,至少可從 2010 年 5 月 18 日從 http://www.0sram-os.com/osram_os/EN/Products/Produet_Promot1n s/0LED_Lighting/Technical_Informat1n/index, html 得至丨J ；
[0015]一國際專利申請公開WO 2004/068389，傳導(dǎo)噴墨打印技術(shù)有限公司(ConductiveInkjet Technology Ltd.)等，發(fā)明人:Hudd 等，
【公開日】:2004 年 8 月 12 日；
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[0024]要得到與OLED有關(guān)的一般背景信息，在Zhigang Li和Hong Meng編輯、CRCPress (Taylor and Francies)在2007年出版的圖書“有機發(fā)光材料和器件(OrganicLight-Emitting Materials and Devices) ”(ISBN 1-57444-574-X)中，特別是關(guān)于聚合物材料和器件在第2和8章中，描述了關(guān)于器件結(jié)構(gòu)和OLED器件的制造方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種包括陽極層、設(shè)置在陽極層上的半導(dǎo)體層和設(shè)置在半導(dǎo)體層上的陰極層的光電子器件，陽極層包含連接在一起并且通過其間的間隙相互分開的多個導(dǎo)電軌跡，器件還包含設(shè)置在陽極層與半導(dǎo)體層之間并且延伸跨過所述間隙的第一和一個或更多個其它的空穴注入層，其中，第一空穴注入層具有比一個或更多個其它的空穴注入層的傳導(dǎo)率大的傳導(dǎo)率。
[0026]一般而言，空穴注入層(HIL)成分如果在與陽極材料(例如，ITO或金屬，例如，銅、金、銀、鋁等)相鄰時降低陽極材料與設(shè)置在陽極材料上的半導(dǎo)體層(例如，發(fā)光聚合物或光吸收聚合物)之間的空穴傳輸?shù)哪軌緞t是合適的。即，對于0LED，HIL成分提供用于將空穴從陽極材料注入到半導(dǎo)體層中的階梯能壘。HIL成分當其功函與陽極材料匹配即基本上類似時也是合適的。因此，在多個HIL中的至少一個包含例如為未摻雜聚合物的有機材料的實施例中，通過使用具有更接近地與HIL的Η0Μ0水平對準的較大的功函的陽極材料實現(xiàn)降低能壘。但是，在與陽極材料相鄰的多個HIL中的至少一個包含高傳導(dǎo)率材料的另一實施例中(對于摻雜聚合物會是這種情況)，可能不需要關(guān)于功函選擇HIL材料。因此，在實施例中，優(yōu)選至少最接近陽極層的HIL降低或者匹配用于從例如為軌跡的陽極層的空穴注入的能壘，而其它的HIL如果接觸陽極層則會優(yōu)選適于提供這種降低的或匹配的能壘。優(yōu)選地，其它的HIL具有基本上與最接近陽極層的HIL的Η0Μ0水平調(diào)準(或者更高)的Η0Μ0水平。當組合考慮時，與省略HIL的配置相比，多個HIL可因此一起提高從陽極層向半導(dǎo)體層的空穴注入的效率。至少最接近陽極層的HIL即第一 HIL和一個或更多個其它的HIL中的每一個的成分可包含P摻雜材料。
[0027]有利地，多個HIL可允許在電致發(fā)光器件中對于增強的光出耦合和/或更均勻的光發(fā)射來優(yōu)化光腔。類似地，多個HIL可有利地允許在光伏器件中對于增強的光入耦合和/或更均勻的光吸收來優(yōu)化光腔。
[0028]還可提供半導(dǎo)體層是電致發(fā)光層且器件是發(fā)光器件的光電子器件。例如，器件可以是在(優(yōu)選金屬)陽極軌跡頂部包含兩個(或多個)HIL結(jié)構(gòu)的OLED器件，優(yōu)選用于無ITO的OLED器件。在實施例中，可對于陽極軌跡之間的較高橫向?qū)щ娦詢?yōu)化第一 HIL，并且，優(yōu)選對于LEP的發(fā)光性的空穴供給特別是對于LEP的驅(qū)動期間的更穩(wěn)定的空穴供給、對短路的電氣響應(yīng)以及/或者對于增強光出耦合的光學(xué)性能，優(yōu)化另一個、任選地較厚的HIL。存在較高傳導(dǎo)性HIL優(yōu)選使得具有陽極軌跡的OLED器件能夠?qū)崿F(xiàn)較大的孔徑比。任一個或兩個(或者更多)HIL可進一步提供改進的涂層質(zhì)量(由此有利于減少短路的可能性并且/或者使得能夠?qū)崿F(xiàn)更高的器件產(chǎn)量)。也可在HIL之間沉積中間層以防止混合，但該中間層優(yōu)選與HIL材料具有較低的交互作用。
[0029]可進一步提供半導(dǎo)體層是光電導(dǎo)層并且器件是光伏(PV)器件的光電子器件。例如，器件可以是在(優(yōu)選金屬)軌跡的頂部包含兩個(或多個)HIL結(jié)構(gòu)的PV器件，優(yōu)選用于無ITO的PV器件。在實施例中，可對于軌跡之間的較高橫向傳導(dǎo)性優(yōu)化第一 HIL，并且，優(yōu)選對于關(guān)于PV器件的光吸收的空穴傳輸、對于對短路的電氣響應(yīng)以及/或者對于增強的耦合到PV層中的光的光學(xué)性能，優(yōu)化另一個、任選地較厚的HIL。存在較高傳導(dǎo)性HIL優(yōu)選使得具有軌跡的PV器件能夠?qū)崿F(xiàn)較大的孔徑比。任一個或兩個(或者更多)HIL可進一步提供改進的涂層質(zhì)量(由此有利于減少短路的可能性并且/或者使得能夠?qū)崿F(xiàn)更高的器件產(chǎn)量)。也可在HIL之間沉積中間層以防止混合，但該中間層優(yōu)選與HIL材料具有較低的交互作用。
[0030]可進一步提供在預(yù)定的波長范圍中一個或更多個其它的HIL具有比第一 HIL的消光系數(shù)小的消光系數(shù)k的光電子器件。這種消光系數(shù)可被視為復(fù)折射率的虛部，并且指示光穿過HIL時的吸收損失。因此，由于較高的自由載流子濃度，具有較高的導(dǎo)電性的HIL可固有地具有更大的光吸收性即更少的透光性。優(yōu)選地，一個或更多個其它的HIL具有小于
0.03或更優(yōu)選小于0.01的消光系數(shù)k。
[0031 ] 可進一步提供半導(dǎo)體層包含有機半導(dǎo)體的光電子器件。這種光電子器件可以是例如上述的OLED器件。
[0032]可進一步提供由電絕緣的透光襯底承載的光電子器件。例如，這種襯底可包含玻璃或塑料。陽極可直接與所述襯底接觸。這種陽極可包含金屬軌跡或ITO層，但是，在實施例中，優(yōu)選不存在這種ITO層。
[0033]可進一步提供第一 HIL被設(shè)置在陽極層與一個或更多個其它的HIL之間的光電子器件。因此，較低導(dǎo)電性HIL更接近半導(dǎo)體層。這可有利地通過在例如為發(fā)光層的半導(dǎo)體層中的較高導(dǎo)電性的局部化區(qū)域中設(shè)置較高的電阻來減輕存在于半導(dǎo)體層內(nèi)的例如針孔的間隙的效果。因此，可以提高器件可靠性和/或產(chǎn)量。也可提供在陽極層與第一 HIL之間設(shè)置一個或更多個其它的HIL的光電子器件。
[0034]可進一步提供第一 HIL與襯底相鄰并且具有大于或等于或者基本上匹配襯底的折射率的折射率的光電子器件。較高傳導(dǎo)率HIL可由此在不明顯損害器件光耦合的情況下增加陽極的軌跡之間的傳導(dǎo)性。
[0035]可進一步提供一個或更多個其它的HIL具有大于或等于或者基本上匹配襯底的折射率的折射率的光電子器件。優(yōu)選地，多個HIL中的每一個、更優(yōu)選器件的所有層基本上與襯底折射率匹配以增強光耦合并由此增強器件的光學(xué)電子效率。
[0036]可進一步提供包含空穴傳輸材料的其它層被設(shè)置在HIL與半導(dǎo)體層之間的光電子器件。這種層可被稱為空穴傳輸層(HTL)。HTL可具有比電子遷移率高的空穴遷移率，以增加向半導(dǎo)體層的空穴供給，以優(yōu)選在器件的操作期間改善半導(dǎo)體層中的電子和空穴的平衡，由此有利地提高器件的光電子效率?？昭▊鬏敳牧峡梢允俏磽诫s的。
[0037]可進一步提供第一和/或一個或更多個其它的HIL被P摻雜的光電子器件。HIL的摻雜濃度可被選擇以提高以上的半導(dǎo)體層的空穴能級與陽極的空穴能級的對準以優(yōu)選提高從陽極的空穴注入效率，由此改善陽極與半導(dǎo)體層之間的空穴傳輸并提供第一 HIL的更大的傳導(dǎo)率。優(yōu)選地，第一 HIL具有大于lS/cm、優(yōu)選大于2S/cm、更優(yōu)選大于5S/cm或10S/cm的傳導(dǎo)率。在實施例中，第一 HIL的傳導(dǎo)率可以是第二 HIL的傳導(dǎo)率的例如20倍或100 倍。
[0038]可進一步提供第一和/或一個或更多個其它的HIL包含有傳導(dǎo)性的聚合物的光電子器件。優(yōu)選地，HIL中的任一種或更多種可包含基于PEDOT的成分。更具體地，HIL中的任一個或更多個的聚合物可選自包含以下聚合物的組:PED0T:PSS、聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚芴、聚(3-烷基噻吩)、聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)、聚四硫富瓦烯、聚萘、聚對苯撐乙烯(polyparaphylene)、聚(對亞苯基硫)(poly (praphenylene sulphide))或聚(對亞苯基亞乙烯基)(poly (praphenylene vinylene))。
[0039]可進一步提供第一和或一個或更多個其它的HIL中的至少一個被調(diào)整以提供底層形貌的平坦化的光電子器件。例如，最接近軌跡的HIL可在軌跡之上提供保形的涂層，而軌跡的進一步的HIL提供基本上平坦的表面，或者，第一和一個或更多個其它的HIL均可在軌跡之上提供基本上平坦的表面。因此，有利地，軌跡的填充平坦化可以不需要例如為光刻膠的電阻層以例如提高器件之上的亮度的均勻性。注意，關(guān)于這一點，第一 HIL可比第二HIL更接近軌跡,反之亦然。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種光電子器件的制造方法，包括:在襯底上設(shè)置陽極層，陽極層包含連接在一起并且通過其間的間隔相互分開的多個導(dǎo)電軌跡；在陽極層之上并延伸跨過所述間隙分別從第一溶液沉積第一空穴注入層和從一種或更多種其它溶液沉積一個或更多個其它的空穴注入層；在第一和一個或更多個其它的空穴注入層上沉積半導(dǎo)體層；和在半導(dǎo)體層上沉積陰極層，其特征在于，第一空穴注入層具有比一個或更多個其它的空穴注入層的傳導(dǎo)率大的傳導(dǎo)率。
[0041]可進一步提供第一溶液和一種或更多種其它溶液中的一種的粘度大于第一和一種或更多種其它溶液中的另一種的粘度的方法。
[0042]可進一步提供第一和一個或更多個其它的空穴注入層中的一個包含可在沉積第一和一個或更多個其它的空穴注入層中的另一個之前交聯(lián)的可交聯(lián)聚合物的方法。例如，第一 HIL可包含在沉積其它HIL之前交聯(lián)的可交聯(lián)聚合物。
[0043]可進一步提供在第一溶液中使用的溶劑與在一種或更多種其它溶液中使用的溶劑不同并且在一種或更多種其它溶液中使用的溶劑被選擇使得它們在沉積的過程中不將第一 HIL溶解到可察覺的程度的方法。
[0044]在所附的從屬權(quán)利要求中限定優(yōu)選實施例。
[0045]具有或者沒有在從屬權(quán)利要求中限定優(yōu)選實施例的任選特征中的任一個或更多個的以上方面可按任何排列被組合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]為了更好地理解本發(fā)明并且表示如何可使其生效，現(xiàn)在作為例子參照附圖，其中，
[0047]圖1a表不OLED器件10的一部分的垂直斷面圖；
[0048]圖1b表示通過襯底向LEP疊層觀看的圖1a的OLED器件10的示圖，這是通過器件的“底部”看到器件的發(fā)光面的；
[0049]圖1c表示包含多個具有圖1a和/或圖1b所示的結(jié)構(gòu)的OLED 10的照明面板100 ；
[0050]圖2表示根據(jù)實施例的光電子器件；
[0051]圖3表示根據(jù)實施例的光電子器件的制造方法的流程圖；
[0052]圖4a表示包含150nm高傳導(dǎo)率(約400S/cm)hc_HIL的無ITO實施例的亮度測量;
[0053]圖4b表示為了使得空穴良好地注入到器件中而設(shè)計的包含50nm高傳導(dǎo)率(約400S/cm)hc-HIL和50nm的標準s-HIL(電阻率比hc_HIL高)的無ITO實施例的亮度測量；
[0054]圖5表不圖4a和4b的OLED的反射率與波長測量，其中，從上到下參照650nm的曲線的相對位置，HIL包含(i)150nm hc-HIL(下面的曲線)和(ii)50nm hc-HIL和50nms-HIL (上面的曲線)。
[0055]圖6表不包含(I) 170nm高傳導(dǎo)率hc-HIL、(2) 120nm高傳導(dǎo)率hc-HIL和50nm標準s-HIL和(3) 170nm標準s-HIL的ITO實施例的壽命測量(歸一化相對亮度與時間)和OLED器件的驅(qū)動期間的相應(yīng)的電壓上升。
[0056]圖7表示包含(I) 300nm高傳導(dǎo)率hc-HIL和(2) 150nm高傳導(dǎo)率hc-HIL和150nm標準s-HIL的無ITO實施例的壽命測量(歸一化相對亮度與時間)和OLED器件的驅(qū)動期間的相應(yīng)的電壓上升。

【具體實施方式】
[0057]實施例一般被描述為光電子器件或這些器件的制造方法。僅作為例子，以下在大多數(shù)的部分中參照電致發(fā)光器件，具體而言，參照有機發(fā)光二極管(OLED)諸如離散OLED器件、OLED照明瓦或OLED照明面板。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很顯然，以下關(guān)于這些器件描述的特征類似地適用于光伏器件實施例。
[0058]圖2表不光電子器件28,優(yōu)選底部發(fā)射電致發(fā)光器件,它包含具有金屬(例如,包含任選地噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、電鍍或無電鍍或蒸鍍的銅、金、銀、鋁等)軌跡212和間隙211的陽極層21、包含第一 HIL 23和第二 HIL 24的多個空穴注入層(HIL)、例如為發(fā)光聚合物(LEP)的半導(dǎo)體層25、陰極層26和襯底(例如，玻璃)27。HIL23、24中的任一個具有比其它HIL高的傳導(dǎo)率。
[0059]例如，在器件28是OLED器件的情況下，半導(dǎo)體層25可包含諸如發(fā)光聚合物層的電致發(fā)光層。在器件是光伏(PV)器件的情況下，半導(dǎo)體層25包含光電導(dǎo)層，例如，可包含光吸收聚合物層。在任意的情況下，可存在多于一個的半導(dǎo)體層(未示出)，以例如在PV器件中的η摻雜半導(dǎo)體層和P摻雜半導(dǎo)體層之間提供異質(zhì)結(jié)。
[0060]另外，或者，作為替代方案，可存在一個或更多個其它的層和/或特征，例如，母線(例如，銅)基本上圍繞器件的整個周邊，任選地具有一個或更多個開口，這些開口可通過導(dǎo)電體被橋接以有利于與陽極或陰極層連接。為了平衡電子和空穴向半導(dǎo)體層的供給，電荷傳輸層可存在于第一和/或第二 HIL 23、24和半導(dǎo)體層25之間(在這種情況下，HTL:空穴傳輸層或IL:中間層)和/或陰極層26與半導(dǎo)體層25之間(在這種情況下，ETL:電子傳輸層或EIL:電子注入層)。并且，在任何實施例中，可存在多于兩個的HIL，例如，除層23和24以外的一個或更多個HIL。
[0061 ] 當在大面積上或者在陽極軌跡之間的間隙上施加時，例如為了提高亮度的均勻性，多個(彡2)HIL可能是更有利的。例如，OLED照明瓦可具有例如最多約10cm、優(yōu)選約Icm?約5cm的量級的至少一個尺寸(例如，直徑或邊緣長度)。并且，OLED照明面板可具有例如最多約100cm、優(yōu)選約5cm?約20cm的量級的這種尺寸。這種瓦或面板可以是平整的或者彎曲的，并且/或者可具有優(yōu)選為矩形的任何希望的形狀，這種面板例如具有圖1c所示的平面示圖。一般地，通過使用聚合物制造這里描述的OLED器件實施例。但是，替代性的實施例可以是小分子OLED器件。
[0062]圖3表示光電子器件的制造方法。因此，圖3的沉積層(陽極、第一 HIL、第二 HIL、半導(dǎo)體層、陰極)優(yōu)選分別與圖2的各層(21、23、24、25、26)對應(yīng)。步驟3a包括在襯底上設(shè)置形成圖案的陽極，例如，在例如為玻璃的襯底上設(shè)置包含(優(yōu)選金屬)軌跡的陽極。步驟3b包括通過旋轉(zhuǎn)涂敷在形成圖案的陽極上從第一溶液沉積第一 HIL。步驟3c包括例如在第一 HIL硬化之后(例如，通過烘焙)在第一 HIL上通過旋轉(zhuǎn)涂敷從第二溶液沉積第二HIL0步驟3d包括在第二 HIL上沉積半導(dǎo)體層(例如，發(fā)光聚合物或光吸收聚合物)。步驟3e包括在半導(dǎo)體層上沉積陰極層。第一 HIL具有比第二 HIL大的傳導(dǎo)率，反之亦然。可存在例如用于沉積附加層的任意數(shù)量的其它的中間處理步驟。
[0063]進一步參照圖2，第一 HIL 23和第二HIL 24被設(shè)置在陽極軌跡之上(優(yōu)選直接與軌跡接觸)以及LEP層25之下。HIL 23、24中的每一個優(yōu)選包含例如為聚合物層的有傳導(dǎo)性的有機層(在本說明書中，有傳導(dǎo)性的涉及電傳導(dǎo))。第一 HIL和/或第二 HIL例如當任意一個或兩個包含聚合物時可根據(jù)希望的傳導(dǎo)率被摻雜。第一 HIL 23優(yōu)選具有比第二HIL 24高的傳導(dǎo)率，并且，如果例如直接放在軌跡上或者至少放在第二 HIL 24與軌跡之間則可有效地形成陽極的一部分。但是，第一 HIL 23和第二 HIL 24在器件內(nèi)在位置次序上是可交換的。在替代性配置中，納米線的網(wǎng)絡(luò)可沉積為具有更大的傳導(dǎo)率的HIL或者沉積為第一 HIL 23和第二 HIL 24以外的其它HIL。
[0064]器件28還可包括位于例如HIL 23,24與半導(dǎo)體層(例如，LEP) 25之間的空穴傳輸層(HTL)。HTL可具有比電子遷移率高的空穴遷移率。另外，或者，作為HTL的替代，器件可包含位于半導(dǎo)體層25與陰極26之間的電子傳輸層(ETL)。ETL可具有比空穴遷移率高的電子遷移率。
[0065]優(yōu)選地，第一 HIL 23和/或第二 HIL 24與襯底27折射率匹配，S卩，具有與襯底基本上(在本說明書中，基本上包含確切地)相同的折射率。例如，第一 HIL和/或第二HIL可包含在可見光波長上與具有例如為1.5的折射率的玻璃襯底折射率匹配的基于諸如PEDOT (聚(3，4-亞乙二氧基噻吩))的聚合物的成分(例如，PED0T:PSS-聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸))。因此，第一 HIL和/或第二 HIL的折射率優(yōu)選處于1.49?
1.6的范圍內(nèi)、更優(yōu)選至少接近1.5。第一 HIL和/或第二 HIL的消光系數(shù)k優(yōu)選基本上為零，例如，在預(yù)定的可見波長(覆蓋380nm?750nm的范圍的可見波長)上，小于或等于約
0.1、更優(yōu)選小于或等于約0.01、最優(yōu)選小于或等于0.001，例如，< 0.0001。關(guān)于具有這種基于PEDOT的成分的HIL的傳導(dǎo)率，我們注意到PEDOT層可具有例如約0.001?1000S/cm的傳導(dǎo)率，并且這可通過摻雜改變。優(yōu)選地，具有更大的傳導(dǎo)率的HIL，例如，圖2中的HIL23，具有大于lS/cm的傳導(dǎo)率。
[0066]更具傳導(dǎo)性的HIL(在本實施例中，為HIL 23)的傳導(dǎo)率優(yōu)選至少橫向傳導(dǎo)性，橫向是與軌跡的面平行的面(它一般與襯底的上表面平行；例如，在彎曲器件的情況下，非平面器件中的“平行”可意味著輪廓匹配軌跡的面，即，到軌跡基本上等距)。因此，陽極可被視為至少包含具有較大的傳導(dǎo)率的HIL，這可因此有利地允許在實施例中從陽極省略ITO層。例如，如果至少具有較大的傳導(dǎo)率的HIL仍然具有足夠的透明度和適于光出耦合和最小化由于在波導(dǎo)模式中捕獲的光導(dǎo)致的光學(xué)損失的折射率，那么，與具有包含ITO的陽極的器件相比，可在實施例中減少光學(xué)損失。
[0067]可以選擇第一 HIL 23和/或第二 HIL 24的成分以減少出現(xiàn)電氣短路。例如，如果LEP厚度不均勻，例如，在某些區(qū)域中太薄，使得從LEP之上流向/流自HIL、例如流向/流自陽極26的電荷可繞過LEP，那么可通過在LEP和較高傳導(dǎo)率第一 HIL之間設(shè)置相對較低傳導(dǎo)率第二 HIL，減少這種電荷流動。這可有利地減少熱斑的出現(xiàn)，這種熱斑會另外導(dǎo)致更短的器件/面板壽命。在這種實施例中，第二 HIL可有利地包含高電阻PEDOT或其它的聚合物成分。
[0068]優(yōu)選地，具有較大傳導(dǎo)率的HIL(在本實施例中，為HIL 23)的橫向傳導(dǎo)率大于lS/cm,更優(yōu)選大于10S/cm、最優(yōu)選大于100S/cm。但是,高度傳導(dǎo)的HIL (例如,具有大于約103S/cm的傳導(dǎo)率，盡管小于金屬的典型傳導(dǎo)率(例如，達約107S/cm))可吸收比所希望的多的光，因此，中等傳導(dǎo)率的HIL優(yōu)選被設(shè)置為第一 HIL 23與金屬軌跡組合，以允許足夠高的電荷電流流向半導(dǎo)體層25。因此，雖然具有較高的傳導(dǎo)率的第一HIL 23可在實施例中有效地替代以上討論的ITO層，但陽極仍然優(yōu)選保留金屬軌跡212。一般地，第一 HIL 23的傳導(dǎo)率越高，則可需要越少的軌跡，并且由于軌跡導(dǎo)致的光損失因此越低。在實施例中，第一HIL的最佳橫向傳導(dǎo)率可依賴于軌跡的特定的傳導(dǎo)性?？赏ㄟ^例如P型摻雜劑的摻雜濃度確定聚合物HIL的傳導(dǎo)率。
[0069]軌跡優(yōu)選具有足夠的覆蓋范圍和厚度，以提供足夠的電荷流過多個HIL并由此流向半導(dǎo)體層25的速度，以允許希望的亮度。電荷的流速也會依賴于LEP的效率和特定的OLED器件結(jié)構(gòu)。軌跡可包含跨過需要光入耦合即透明性的襯底和/或?qū)ζ骷蛘彰髅姘宓倪吘壣系睦绨妇€的電氣接觸區(qū)域優(yōu)化軌跡的不同的軌跡間隔(相對于超出這種電氣接觸區(qū)域的間隔)軌跡的細微的格子或網(wǎng)格。軌跡的實際厚度可依賴于軌跡的成分，例如，絲網(wǎng)印刷銀糊劑可具有相對較低的傳導(dǎo)率，并因此需要比蒸鍍的金屬軌跡大的厚度。
[0070]可在軌跡上優(yōu)選材料的最小厚度，以跨著可被視為光學(xué)活性層的半導(dǎo)體層25提供希望的亮度(或者PV器件中的吸收)均勻性。由于如上所述具有較高傳導(dǎo)率的聚合物一般也是較強的光吸收體，因此單獨地通過增加器件中的單個聚合物HIL的厚度實現(xiàn)這種厚度可損害器件的光學(xué)性能。但是，在本實施例中，第一 HIL 23和第二 HIL 24可一起提供足夠的厚度。因此，實施例可被視為涉及軌跡的填入平坦化。例如，這些HIL中的任一個可在軌跡上提供保形層(即，一般遵循軌跡的形貌，但使尖銳的邊緣平滑化)，而另一 HIL在起伏的保形層上提供平坦的表面。下表I表示用Zygo光學(xué)干涉計對在無ITO軌跡上旋轉(zhuǎn)涂敷的65nm (第一)高傳導(dǎo)率hc-HIL和在hc-HIL上旋轉(zhuǎn)涂敷的75nm (第二)標準s-HIL測量的臺階高度厚度?？梢钥闯?，標準s-HIL的施加導(dǎo)致軌跡的布局更加平坦。
[0071]表I
[0072]

【權(quán)利要求】
1.一種光電子器件，包括陽極層、設(shè)置在陽極層之上的半導(dǎo)體層和設(shè)置在半導(dǎo)體層之上的陰極層，陽極層包含連接在一起并且通過其間的間隙相互分開的多個導(dǎo)電軌跡，所述器件還包括設(shè)置在陽極層與半導(dǎo)體層之間并且延伸跨過所述間隙的第一空穴注入層和一個或更多個其它的空穴注入層，其中，第一空穴注入層具有比一個或更多個其它的空穴注入層的傳導(dǎo)率大的傳導(dǎo)率。
2.如權(quán)利要求1所述的光電子器件，其中，半導(dǎo)體層是電致發(fā)光的，并且所述器件是發(fā)光器件。
3.如權(quán)利要求1所述的光電子器件，其中，半導(dǎo)體層是光電導(dǎo)的，并且所述器件是光伏器件。
4.如權(quán)利要求2或3所述的光電子器件，其中，在預(yù)定的波長范圍中，一個或更多個其它的空穴注入層具有比第一空穴注入層的消光系數(shù)小的消光系數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的光電子器件，其中，一個或更多個其它的空穴注入層具有小于0.03的消光系數(shù)k。
6.如上述任一項權(quán)利要求所述的光電子器件，其中，半導(dǎo)體層包含有機半導(dǎo)體。
7.如上述任一項權(quán)利要求所述的光電子器件，由電絕緣的透光襯底承載。
8.如權(quán)利要求7所述的光電子器件，其中，陽極層與所述襯底接觸。
9.如上述任一項權(quán)利要求所述的光電子器件，其中，第一空穴注入層被設(shè)置在陽極層與一個或更多個其它的空穴注入層之間。
10.如上述任一項權(quán)利要求所述的光電子器件，其中，一個或更多個其它的空穴注入層被設(shè)置在陽極層與第一空穴注入層之間。
11.如權(quán)利要求1至9中的任一項所述的光電子器件，其中，第一空穴注入層與襯底相鄰并且具有大于或等于或者基本上匹配襯底的折射率的折射率。
12.如權(quán)利要求11所述的光電子器件，其中，一個或更多個其它的空穴注入層具有大于或等于或者基本上匹配襯底的折射率的折射率。
13.如上述任一項權(quán)利要求所述的光電子器件，其中，包含空穴傳輸材料的其它層被設(shè)置在空穴注入層與半導(dǎo)體層之間。
14.如權(quán)利要求13所述的光電子器件,其中，空穴傳輸材料是未摻雜的。
15.如上述任一項權(quán)利要求所述的光電子器件，其中，第一空穴注入層和一個或更多個其它的空穴注入層被P摻雜。
16.如上述任一項權(quán)利要求所述的光電子器件，其中，第一空穴注入層和一個或更多個其它的空穴注入層包含有傳導(dǎo)性的聚合物。
17.如權(quán)利要求16所述的光電子器件，其中，有傳導(dǎo)性的聚合物選自包含以下聚合物的組:PEDOT:PSS、聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚芴、聚(3-烷基噻吩)、聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)、聚四硫富瓦烯、聚萘、聚對苯撐乙烯(polyparaphylene)、聚(對亞苯基硫)(poly(praphenylene sulphide)或聚(對亞苯基亞乙烯基)(poly(praphenylenevinylene))。
18.如上述任一項權(quán)利要求所述的光電子器件，其中，第一空穴注入層和一個或更多個其它的空穴注入層中的至少一個被調(diào)整以提供底層形貌的平坦化。
19.如上述任一項權(quán)利要求所述的光電子器件,其中,第一空穴注入層具有大于lS/cm的傳導(dǎo)率。
20.—種制造光電子器件的方法,包括: 在襯底上設(shè)置陽極層，陽極層包含連接在一起并且通過其間的間隙相互分開的多個導(dǎo)電軌跡； 沉積來自第一溶液的第一空穴注入層和來自一種或更多種其它溶液的一個或更多個其它的空穴注入層在陽極層之上并延伸跨過所述間隙； 在第一和一個或更多個其它的空穴注入層之上沉積半導(dǎo)體層；和 在半導(dǎo)體層之上沉積陰極層， 其特征在于，第一空穴注入層具有比一個或更多個其它的空穴注入層的傳導(dǎo)率大的傳導(dǎo)率。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，第一溶液和一種或更多種其它溶液中的一種溶液的粘度大于第一溶液和一種或更多種其它溶液中的另一種溶液的粘度。
22.如權(quán)利要求20或21所述的方法，其中，第一空穴注入層和一個或更多個其它的空穴注入層中的一個包含在沉積第一空穴注入層和一個或更多個其它的空穴注入層中的另一個之前交聯(lián)的可交聯(lián)聚合物。
23.如權(quán)利要求20或21所述的方法，其中，在第一溶液中使用的溶劑與在一種或更多種其它溶液中使用的溶劑不同，并且，在一種或更多種其它溶液中使用的溶劑被選擇以使得它們在沉積的過程中不將第一空穴注入層溶解到可察覺到的程度。
【文檔編號】H01L51/52GK104205392SQ201380014483
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月16日
【發(fā)明者】S·馬里克, 朱利安·卡特, L·斯卡利恩, C·貝克, A·弗萊斯納, J·波羅格斯 申請人:劍橋顯示技術(shù)有限公司