專利名稱：一種白色有機(jī)電致發(fā)光器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅光層采用雙主體結(jié)構(gòu)的，具有雙發(fā)光層的白色有機(jī)電致發(fā)光器 件及其制備方法，尤其是較高驅(qū)動電流下，效率及色度穩(wěn)定的白色有機(jī)電致發(fā)光器件的制 備方法。
背景技術(shù)：
白色有機(jī)電致發(fā)光器件(White Organic Light Emitting Device, OLED)由于具 有超輕薄、可撓性、響應(yīng)快、低功耗及制作簡單等特性，在平板顯示器、LCD背光模組以及照 明等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力，并有望取代傳統(tǒng)的熒光燈照明。這些應(yīng)用要求白光0LED具 有高亮度，高效率，長壽命，色度穩(wěn)定等特性。0LED器件發(fā)光原理為在兩個電極之間沉積非常薄的有機(jī)材料，對該有機(jī)發(fā)光材料 通以直流電使其使其發(fā)光。通常使用的實(shí)現(xiàn)白光0LED器件的方法有單發(fā)光層，即采用單 一的發(fā)白光材料，或?qū)⒍喾N染料混合，或利用不完全能量傳遞原理，將黃光染料摻入寬禁帶 的藍(lán)光染料產(chǎn)生白光；雙發(fā)光層，即制備黃光和藍(lán)光兩層相鄰發(fā)光層產(chǎn)生白光；三發(fā)光層， 即采用R、G、B三基色的三個發(fā)光層產(chǎn)生白光。單發(fā)光層器件制備工藝簡單，成本低，并且由 于只有一個激子復(fù)合區(qū)域，其色坐標(biāo)不會隨驅(qū)動電壓/電流變化而變化，但是EL效率通常 較低。多發(fā)光層器件比單發(fā)光層器件效率高得多，但是載流子復(fù)合區(qū)域會隨驅(qū)動電壓/電 流的變化發(fā)生移動，通常隨著驅(qū)動電壓的升高，藍(lán)光增強(qiáng)，紅光減弱，引起CIEx,y坐標(biāo)隨驅(qū)動 電壓/電流改變。并且發(fā)光層較厚，導(dǎo)致器件的工作電壓較高，在高電流驅(qū)動下難以避免電 流誘導(dǎo)的猝滅效應(yīng)。為了獲得色坐標(biāo)接近等能白點(diǎn)且色度穩(wěn)定的白光器件，限制激子復(fù)合 區(qū)域和控制主客體之間能量傳遞在器件設(shè)計中尤為關(guān)鍵。解決色度變化的問題通常采用的方法有引入HBL層和EBL層來得到抑制，但是 引入HBL層會是驅(qū)動電壓升高，可能會引起熱效應(yīng)損壞器件，并且這種復(fù)雜的器件結(jié)構(gòu)不 利于應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域；采用僅有一個復(fù)合區(qū)域的單發(fā)光層，這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)前面已經(jīng)提到； 采用能HOMO或LUM0級差大的材料形成阱結(jié)構(gòu)對激子限域，但是這樣會造成載流子聚集，使 驅(qū)動電壓升高，效率降低，并且會產(chǎn)生焦耳熱，容易發(fā)生電流誘導(dǎo)的猝滅效應(yīng)，影響器件壽 命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決已有技術(shù)存在的問題，提供一種能實(shí)現(xiàn)高效率、色度穩(wěn)定 的有機(jī)電致發(fā)光器件及其制作方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案—種白色有機(jī)電致發(fā)光器件依次包括IT0玻璃基板、緩沖層、空穴傳輸層、發(fā)光 層、電子傳輸層、電子注入層以及陰極，其特征在于所述發(fā)光層是由單主體藍(lán)光層和具有雙 主體結(jié)構(gòu)的紅光層構(gòu)成，且兩發(fā)光層的相對位置關(guān)系是，藍(lán)光層靠近陽極，紅光層靠近陰 極。并且藍(lán)光層的主體和紅光層主體之一采用同種材料，紅光層主體的另一種材料與電子傳輸層所采用材料相同，紅光層的兩種主體材料具有特定相對比例關(guān)系。上述緩沖層所用材料是CuPc，厚度為15nm。上述空穴傳輸層所用材料是NPB，厚度為50nm。上述藍(lán)光層所用主體材料可以是寬禁帶的熒光材料TBADN、AND、MADN或CBP，摻雜 的藍(lán)色熒光染料可以是DSA-ph或DPVBi，摻雜濃度為3wt%，厚度為30nm。上述紅光層的雙主體所用材料的一種可以是TBADN、AND、MADN或CBP，另一種可以 是BAlq2或Alq3，摻雜紅色熒光染料可以是DCJTB或rubrene，摻雜濃度為lwt % 2 %，厚 度為40nm。上述電子傳輸層所用材料是Alq3或BAlq2，厚度為20nm。上述復(fù)合陰極所用材料是LiF/Al，LiF厚度為0. 5nm, A1厚度為lOOnm。其中A1 還可以改用1^、〔3、8&、]\%或八8。根據(jù)本發(fā)明的目的，上述白光有機(jī)電致發(fā)光器件的制備方法，是在IT0玻璃基板 上依次蒸鍍緩沖層、空穴傳輸層、藍(lán)光層、紅光層、電子傳輸層及復(fù)合陰極。上述制作方法的工藝步驟如下(1)選擇符合要求尺寸和表面電阻的IT0玻璃基板，清洗后烘干；(2)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述玻璃基板上蒸鍍CuPc緩沖層；(3)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述緩沖層上蒸鍍NPB空穴傳輸層；(4)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述空穴傳輸層上蒸鍍藍(lán)光層主體材料和摻雜染 料；(5)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述藍(lán)光層上同時蒸鍍紅光層雙主體結(jié)構(gòu)的兩種材 料以及摻雜染料；(6)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述紅光層上蒸鍍電子傳輸層；(7)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述電子傳輸層上蒸鍍復(fù)合陰極。本發(fā)明與現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)白光有機(jī)電致發(fā)光器件的方法相比具有如下優(yōu)點(diǎn)采用熒光材 料制作雙發(fā)光層，較三發(fā)光層器件制備工藝簡單，成本更低；TBADN、AND、MADN和CBP均為為 雙極性材料，空穴和電子在其中的遷移率均較高，而BAlq2和Alq3的電子遷移率高，傳輸空 穴能力差，發(fā)光層采用上述結(jié)構(gòu)，有利于電子通過電子傳輸層的Alq3(或BAlq2)以及紅光 層主體的Alq3(或BAlq2)向紅光層注入，且有利于空穴通過TBADN(AND、MADN或CBP)由藍(lán) 光層向紅光層注入，與DCJTB (或rubrene)俘獲的電子復(fù)合，產(chǎn)生激子發(fā)光，否則，若僅采用 Alq3 (或BAlq2)作紅光主體材料，由于TBADN(AND、MADN或CBP)和NPB的HOMO和LUM0能 級差均很大，如圖2所示，激子將主要在這NPB/TBADN(AND、MADN或CBP)界面產(chǎn)生，激子擴(kuò) 散長度小于藍(lán)光層厚度，傳遞給DCJTB (或rubrene)的能量較少，導(dǎo)致幾乎無紅光發(fā)出；經(jīng) 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雙主體中TBADN(AND、MADN或CBP)較Alq3 (或BAlq2)比例大，有利于過剩的空 穴通過TBADN(AND、MADN或CBP)傳輸?shù)郊t光層中，一方面有效的將激子分散到紅光層中，減 少過多激子在NPB/TBADN(AND、MADN或CBP)界面處累積產(chǎn)生的焦耳熱，從而抑制電流猝滅 效應(yīng)，提高器件的壽命穩(wěn)定性；另一方面，TBADN(AND、MADN或CBP)成份增多，空穴傳輸能力 增強(qiáng)，在較高驅(qū)動電壓/電流下，將有更多的空穴注入紅光層中，有利于增強(qiáng)紅光層中載流 子注入和傳輸平衡，且紅光強(qiáng)度增加，有效地抑制了通常高驅(qū)動電壓下會發(fā)生的紅光強(qiáng)度 減弱的情況，有利于器件維持色度穩(wěn)定。這種色度穩(wěn)定的白光器件對于實(shí)現(xiàn)高保真度的顯示器件非常有利。


圖1為本發(fā)明白色有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1示例的白色有機(jī)電致發(fā)光器件的一種發(fā)明實(shí)例，即ITO/CuPc/NPB/ TBADN :DSA-ph/(TBADN+Alq3) :DCJTB/Alq3/LiF/Al 結(jié)構(gòu)的器件能級結(jié)構(gòu)圖。圖3為不同驅(qū)動電流下，圖2結(jié)構(gòu)對應(yīng)器件，紅光層兩種主體材料中TBADN占不同 質(zhì)量分?jǐn)?shù)對應(yīng)器件發(fā)光效率變化曲線圖。圖4為圖2結(jié)構(gòu)對應(yīng)器件中，紅光層雙主體中TBADN占不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)時，對應(yīng)的器 件效率隨驅(qū)動電流變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和對本實(shí)例進(jìn)一步說明。如圖1所示，本白色有機(jī)電致發(fā)光器件，它包括一個IT0玻璃基板1、位于上述基板 上的緩沖層2、空穴傳輸層3、位于上述空穴傳輸層3上的藍(lán)光層4、位于上述藍(lán)光層4上的 雙主體紅光層5、位于上述雙主體紅光層5上的電子傳輸層6、復(fù)合陰極的7和8。本白色有機(jī)電致發(fā)光器件的制備方法的詳細(xì)步驟和工藝如下(1)選擇符合要求尺寸(有效面積5mmX5mm)和表面電阻(10Q / □)的IT0玻璃 基板1，IT0玻璃先用去污粉清洗，再依次用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗30min，在烘 箱中烘干，進(jìn)行UV-Ozone處理后，放入真空蒸發(fā)設(shè)備；(2)在4 X 10-4真空環(huán)境中，使用有機(jī)物掩膜板，在上述玻璃基板1上蒸鍍CuPc緩 沖層2，蒸發(fā)速度控制在 0. lnm/s，蒸發(fā)厚度為15nm ；(3)在上述緩沖層2上蒸鍍NPB空穴傳輸層3，蒸發(fā)速度控制在 0. lnm/s，蒸發(fā)厚 度為50nm ；(4)在上述空穴傳輸層3上蒸鍍藍(lán)光層4，即使用兩個蒸發(fā)源TBADN (AND、MADN或 CBP)和DSA-ph (或DPVBi)，同時蒸發(fā)，分別控制二者的蒸發(fā)速度，摻雜濃度為3wt %，厚度為 30nm ；(5)在上述藍(lán)光層4上蒸鍍紅光層5，即使用三個蒸發(fā)源TBADN(AND、MADN或CBP)、 Alq3 (或BAlq2)和DCJTB (或rubrene)，同時蒸發(fā)雙主體材料和摻雜染料，分別控制三者的 蒸發(fā)速度；TBADN(AND、MADN或CBP)和Alq3 (或BAlq2)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為75 25，DCJTB (或 rubrene)的摻雜濃度為lwt% 2wt%，厚度為40nm ；(6)在上述紅光層5上蒸鍍電子傳輸層6Alq3 (或BAlq2)，蒸發(fā)速度控制在 0. lnm/s，蒸發(fā)厚度為20nm；(7)在上述電子傳輸層6上蒸鍍復(fù)合陰極7和8，其中LiF層7的蒸發(fā)速度控制 在 0. 04nm/s,厚度0. 5nm。改換電極掩膜板，在LiF層7上蒸鍍A1 (或Li、Ca、Ba、Mg或 Ag)陰極層8，蒸發(fā)速度控制在0. 4 0. 6nm/s，蒸發(fā)厚度為lOOnm。使用此種方法制備出來的白色有機(jī)電致發(fā)光器件，與三發(fā)光層器件相比，結(jié)構(gòu) 簡單，制備成本更低。對于其中一種發(fā)明實(shí)例，即采用ITO/CuPc/NPB/TBADN :DSA-ph/ (TBADN+Alq3) :DCJTB/Alq3/LiF/Al結(jié)構(gòu)的器件，通過改變TBADN與Alq3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比，
5發(fā)現(xiàn)75 25的器件效率最高，如圖3所示，且這種結(jié)構(gòu)的器件還具有如下優(yōu)點(diǎn)色坐標(biāo) 為(0. 344,0. 344)，最接近等能白點(diǎn)；效率穩(wěn)定，20mA/cm2時為6. 27cd/A, 200mA/cm2時為 6. 15cd/A,如圖4所示；色度穩(wěn)定性好，在電流密度為20mA/cm2時，器件的CIE色坐標(biāo)為 (0. 364，0. 348)，200mA/cm2 時，色度坐標(biāo)為(0. 344，0. 344)。驅(qū)動電流密度從 20mA/cm2 變 化到200mA/cm2時，器件的色坐標(biāo)變化量ACIEx,y僅為士(0. 01，0. 002)。TBADN還可采用 AND、MADN或CBP替代，Alq3可采用BAlq2替代，DCJTB可采用rubrene替代，A1電極可以 換為Li、Ca、Ba、Mg或Ag，以上替代可單獨(dú)采用，也可搭配采用，相信根據(jù)前面發(fā)明內(nèi)容部分 所述的材料特性對器件性能的影響原理，同樣可以實(shí)現(xiàn)色度和效率穩(wěn)定白色有機(jī)電致發(fā)光 器件。
權(quán)利要求
一種白色有機(jī)電致發(fā)光器件，依次包括ITO玻璃基板(1)、緩沖層(2)、空穴傳輸層(3)、發(fā)光層(4、5)、電子傳輸層(6)及復(fù)合陰極(7、8)，其特征是所述發(fā)光層(4、5)是由單主體的藍(lán)光層(4)和具有雙主體結(jié)構(gòu)的紅光層(5)構(gòu)成，且兩發(fā)光層的相對位置關(guān)系是，藍(lán)光層(4)靠近陽極，紅光層(5)靠近陰極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征是藍(lán)光層(4)的主體和紅 光層(5)的主體之一采用同種材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征是紅光層(5)的主體材料， 除去與藍(lán)光層(4)主體材料相同的一種，其另一種材料與電子傳輸層(6)所采用材料相同， 具有電子傳輸特性好的特點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征是采用雙極性的TBADN、 AND、MADN或CBP作為藍(lán)光層⑷的主體材料，和紅光層(5)的雙主體材料其中的一種相同， 紅光層(5)的另一主體材料采用電子傳輸特性好的Alq3或BAlq2，紅光層(5)兩種主體材 料中，TBADN、AND、MADN 或 CBP 多于另一種，即 Alq3 或 BAlq2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征是藍(lán)光層(4)摻雜染料采 用DSA-ph或DPVBi，摻雜濃度為3wt%，厚度為30nm ；紅光層(5)摻雜染料采用DCJTB或 rubrene，摻雜濃度為lwt% 2%，厚度為40nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征是空穴傳輸層(3)采用材 料為NPB，其厚度為50nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征是電子傳輸層(6)采用材 料為Alq3或BAlq2，其厚度為20nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征是復(fù)合陰極采用LiF/ A1 (Li、Ca、Ba、Mg 或 Ag)結(jié)構(gòu)，LiF 厚度為 0. 5nm，A1、Li、Ca、Ba、Mg 或 kg 厚度為 lOOnm。
9.用于制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于制備的操作步 驟如下(1)選擇符合要求尺寸和表面電阻的IT0玻璃基板，清洗后烘干；(2)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述玻璃基板上蒸鍍CuPc緩沖層；(3)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述緩沖層上蒸鍍NPB空穴傳輸層；(4)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述空穴傳輸層上蒸鍍藍(lán)光層主體材料和摻雜染料；(5)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述藍(lán)光層上蒸鍍紅光層雙主體材料，和摻雜染料；(6)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述紅光層上蒸鍍電子傳輸層；(7)采用真空蒸發(fā)的方法，在上述電子傳輸層上蒸鍍復(fù)合陰極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種白色有機(jī)電致發(fā)光器件及其制備方法。本器件依次由ITO玻璃基板、緩沖層、空穴傳輸層、單主體藍(lán)光層、雙主體紅光層、電子傳輸層和復(fù)合陰極構(gòu)成。各結(jié)構(gòu)層均采用真空蒸發(fā)方法制備。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，發(fā)光層是由單主體藍(lán)光層和具有雙主體結(jié)構(gòu)的紅光層構(gòu)成，并且藍(lán)光層的主體和紅光層主體之一采用同種材料，紅光層主體的另一種材料與電子傳輸層所采用材料相同。這種結(jié)構(gòu)的器件發(fā)光效率較高，且可以有效分散激子，加強(qiáng)載流子注入和傳輸平衡，抑制較高驅(qū)動電流下的色偏以及效率下降。采用這種結(jié)構(gòu)的白色有機(jī)電致發(fā)光器件，可以廣泛應(yīng)用到高保真有機(jī)全彩顯示器件上。
文檔編號H01L51/54GK101859879SQ20101018566
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者朱文清, 王強(qiáng), 王賽, 陳雪 申請人:上海大學(xué)