專利名稱：具有改進(jìn)發(fā)光效率的有機(jī)電致發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)電致發(fā)光器件，具體說涉及用于改進(jìn)發(fā)光效率的有機(jī)發(fā)光層的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展和信息社會(huì)的來臨，對平板顯示器性能的要求越來越高。近年新出現(xiàn)的三種顯示技術(shù)等離子顯示器、場發(fā)射顯示器和有機(jī)電致發(fā)光顯示器(OLED)，均在一定程度上彌補(bǔ)了陰極射線管和液晶顯示器的不足。其中，OLED具有自主發(fā)光、低電壓直流驅(qū)動(dòng)、全固化、視角寬、顏色豐富等一系列的優(yōu)點(diǎn)，與液晶顯示器相比，OLED不需要背光源，視角大，功耗低，其響應(yīng)速度達(dá)液晶顯示器的1000倍，其制造成本卻低于同等分辨率的液晶顯示器，因此，有機(jī)電致發(fā)光顯示器勢必具有廣闊的應(yīng)用前景。1987年，柯達(dá)公司的C.W.Tang等人(C.W.Tang，S.A.Vanslyke，Appl.Phys.Lett.，1987，51，913)用8-羥基喹啉鋁(Alq3)作為發(fā)光材料，得到了驅(qū)動(dòng)電壓低于10V，器件亮度超過1000cd/m2，壽命大于100小時(shí)的有機(jī)電致發(fā)光器件，有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)顯示出了它潛在的實(shí)用價(jià)值。
OLED發(fā)光的機(jī)理是在外加電場作用下，電子和空穴分別從正負(fù)兩極注入后在有機(jī)材料中遷移、復(fù)合并衰減而產(chǎn)生發(fā)光。OLED的典型結(jié)構(gòu)包括陰極層、陽極層，和位于這兩層之間的有機(jī)功能層，有機(jī)功能層中可包括電子傳輸層、空穴傳輸層和發(fā)光層中的一種或幾種功能層。
美國專利US4769292和US5593788等很多專利中都報(bào)道了在OLED的發(fā)光層中使用摻雜的材料的技術(shù)方案，發(fā)光層中包括作為基質(zhì)(host)的有機(jī)材料和作為摻雜劑的小濃度的熒光化合物。摻雜劑作為主要的發(fā)光中心，選擇其可以產(chǎn)生想要的器件發(fā)光色彩，再選擇匹配的基質(zhì)材料，可以改進(jìn)OLED的發(fā)光效率和色度。
近期，又有一些新的專利在具體摻雜方式上作了研究。2002年4月24日公開的中國專利申請CN1346233提出在發(fā)光層中加入至少兩種摻雜劑，選擇第一摻雜劑，使其能帶隙低于基質(zhì)材料，選擇第二摻雜劑，使其空穴捕獲能級高于基質(zhì)材料的價(jià)帶。2002年8月14日公開的中國專利申請CN1363960提出發(fā)光層基質(zhì)材料為至少包含兩種組分的混合物，其中第一組分是非極性的化合物，第二組分是比第一組分極性更大的有機(jī)化合物。上述這兩種技術(shù)方案雖然克服了傳統(tǒng)的單摻雜體系中的一些缺點(diǎn)，在一定程度上提高了器件工作壽命和發(fā)光效率，而且還有可能改進(jìn)器件發(fā)光效率和色度的穩(wěn)定性，但是實(shí)際應(yīng)用中，符合其技術(shù)方案的要求可匹配使用的基質(zhì)和摻雜劑材料還是有限的。作為摻雜使用的染料，從能帶的角度需要具備一定的條件，這樣的材料在實(shí)驗(yàn)中需要篩選，符合器件要求的不多，具有高性能(成膜性好、發(fā)光效率高等)的更少，因此往往限制了器件的色坐標(biāo)的擴(kuò)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有改進(jìn)的發(fā)光效率的OLED器件，其發(fā)光效率基本上與器件的驅(qū)動(dòng)電流密度的變化無關(guān)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供具有改進(jìn)的發(fā)光效率的藍(lán)色OLED器件，其發(fā)光效率和色度基本上與器件的驅(qū)動(dòng)電流密度的變化無關(guān)。
一種有機(jī)電致發(fā)光器件，該器件包含襯底，置于襯底之上的陽極和陰極，置于陽極和陰極之間的有機(jī)功能層，有機(jī)功能層中包括發(fā)光層，其特征在于，發(fā)光層中包括至少兩種基質(zhì)材料，這兩種有機(jī)材料互為同分異構(gòu)體或?yàn)橥滴锘驗(yàn)轭愃莆铩?br> 本發(fā)明所述的兩種基質(zhì)材料選自蒽類材料，優(yōu)選的材料有2，3，6，7-四甲基-9，10-二(1-萘基)蒽、2，3，6，7-四甲基-9，10-二(2-萘基)蒽、9，10-二(1-萘基)蒽、9，10-二(2-萘基)蒽、2-叔丁基-9，10-二(1-萘基)蒽、2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽。
本發(fā)明所述的兩種基質(zhì)材料選自三苯胺類材料，優(yōu)選的材料有N，N’-二-(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1-聯(lián)苯基-4，4-二胺、N，N’-二苯基-N，N’-雙(間甲基苯基)-1，1’-聯(lián)苯基-4，4’-二胺、4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯胺)三苯胺。
本發(fā)明所述的兩種基質(zhì)材料選自二苯乙烯類材料，優(yōu)選的材料有1，4-二-(2，2-二苯乙烯基)苯、4，4′-二-(2，2-二苯乙烯基)聯(lián)苯、4，4′-二-(2-三苯胺基-乙烯基)聯(lián)苯。
本發(fā)明所述的兩種基質(zhì)材料選自結(jié)構(gòu)類似的金屬配合物，優(yōu)選的材料有8-羥基喹啉鋁、4-甲基-8-羥基喹啉鋁、8-羥基喹啉鎵、(8-羥基喹啉)-(水楊醛縮鄰苯胺苯酚)合鎵、(8-羥基喹啉)-(水楊醛縮鄰苯胺苯酚)合鋁。
本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光器件，其有機(jī)功能層中包括空穴傳輸層。
本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光器件，其有機(jī)功能層中包括空穴傳輸及空穴阻擋層。
本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光器件，其發(fā)光層中包括至少一種摻雜劑。
本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光器件，其發(fā)光層中的基質(zhì)材料采用雙源混蒸的方法制備。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在發(fā)光層中選擇匹配的兩種基質(zhì)材料，可以獲得高發(fā)光效率的OLED器件，通過調(diào)節(jié)兩種基質(zhì)材料的比例，可以大幅度提高器件的效率，在一定濃度范圍之內(nèi)，器件的發(fā)光效率比其中任何一種基質(zhì)材料單獨(dú)作為發(fā)光層得到的器件效率高。并且器件的發(fā)光效率基本上與器件的驅(qū)動(dòng)電流密度的變化無關(guān)。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供了具有最佳發(fā)光效率和色度的藍(lán)色OLED器件，且器件的發(fā)光效率與色度基本上與器件的驅(qū)動(dòng)電流密度的變化無關(guān)。
因?yàn)閮煞N基質(zhì)材料分子結(jié)構(gòu)的相似性，其蒸發(fā)條件也相似，所以可采用雙源混蒸的方法制備本發(fā)明器件發(fā)光層中各組分的基質(zhì)材料。
本發(fā)明的發(fā)光層兩種基質(zhì)材料的組合具有以下特點(diǎn)因?yàn)閮煞N基質(zhì)材料均能直接從鄰近的功能層中直接獲得載流子，相互之間不需要能量的傳遞，而且由于兩種基質(zhì)均發(fā)光，所以不存在由于濃度比例的改變而導(dǎo)致形成載流子陷阱，從而導(dǎo)致器件不發(fā)光的現(xiàn)象。因?yàn)閮煞N材料結(jié)構(gòu)相近，可以形成良好的無定形薄膜，從而使器件的性能增強(qiáng)并有利于提高器件的壽命。兩種基質(zhì)材料可以直接作為發(fā)光材料，也可以摻雜染料而發(fā)光，另外因其還具有較好的載流子傳輸能力，也可以作為器件中相應(yīng)的載流子傳輸材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案中，可以適合在發(fā)光層中匹配使用的基質(zhì)材料的種類比較多，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的基質(zhì)和摻雜劑材料匹配使用時(shí)可選用的范圍比較窄的問題。


圖1為(a)2，3，6，7-四甲基-9，10-二(1-萘基)蒽(α-TMADN)和2，3，6，7-四甲基-9，10-二(2-萘基)蒽(β-TMADN)，(b)N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-聯(lián)苯-4，4′-二胺(NPB)和1，5-二[N-(萘基)-N-苯基]萘二胺(NND)，(c)1，4-二-(2，2-二苯乙烯基)苯(DPVB)和4，4′-二-(2，2-二苯乙烯基)聯(lián)苯(DPVBi)，(d)(8-羥基喹啉)-(水楊醛縮鄰苯胺苯酚)合鎵(Ga(Saph-q))、8-羥基喹啉鎵(Gaq3)和8-羥基喹啉鋁(Alq3)的結(jié)構(gòu)式。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例一制備的器件1的電致發(fā)光光譜圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例一制備的器件1的電流-電壓曲線。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例一制備的器件1的亮度-電壓曲線。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例二制備的一組器件的發(fā)光效率與發(fā)光材料α-TMADN和β-TMADN的混合濃度比曲線。
具體實(shí)施例方式以下介紹本發(fā)明的實(shí)施例。
電致發(fā)光器件實(shí)施例實(shí)施例一器件1的制備在一個(gè)玻璃基片上沉積一層用作透明陽極的氧化銦-氧化錫(ITO)，接著通過真空蒸發(fā)的方法制備一層50納米厚的空穴傳輸材料N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-聯(lián)苯-4，4′-二胺(NPB)，然后在此空穴傳輸層上繼續(xù)通過真空蒸發(fā)雙源混蒸上一層15納米厚的本發(fā)明中的材料，2，3，6，7-四甲基-9，10-二(1-萘基)蒽(化合物α-TMADN)和2，3，6，7-四甲基-9，10-二(2-萘基)蒽(化合物β-TMADN)，濃度比例為9∶1(α-TMADN∶β-TMADN)，作為發(fā)光層；再在此發(fā)光層上繼續(xù)通過真空蒸發(fā)鍍上一層40納米厚的空穴傳輸材料及空穴阻擋材料4，7-二苯基-1，10-鄰二氮雜菲(BPhen)，最后再真空蒸鍍一層Mg∶Ag(1∶10)的合金作為器件的陰極，約200納米。將直流電的正極加于ITO層，將負(fù)極加于Mg∶Ag合金層，即可從ITO層處發(fā)射出明亮均勻的藍(lán)光，器件具有非常高的發(fā)光效率和很好的色度，CIE坐標(biāo)(0.152，0.229)，啟亮電壓4.4V，電壓為15V時(shí)，最大亮度在12000cd/m2左右，發(fā)射光的主峰在468nm左右。器件的發(fā)光光譜圖、電流-電壓曲線和亮度-電壓曲線詳見附圖2、3和4。
實(shí)施例二按照實(shí)施例一的制備方法和步驟制備一組器件，發(fā)光層材料同樣為2，3，6，7-四甲基-9，10-二(1-萘基)蒽(化合物α-TMADN)和2，3，6，7-四甲基-9，10-二(2-萘基)蒽(化合物β-TMADN)，調(diào)節(jié)α-TMADN與β-TMADN的濃度比例，器件可達(dá)到不同的發(fā)光效率，詳見附圖5。
實(shí)施例三器件2的制備在一個(gè)玻璃基片上沉積一層用作透明陽極的氧化銦-氧化錫(ITO)，接著通過真空蒸發(fā)的方法制備一層50納米厚的空穴傳輸材料N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-聯(lián)苯-4，4′-二胺(NPB)，然后在此空穴傳輸層上繼續(xù)通過真空蒸發(fā)雙源混蒸上一層15納米厚的本發(fā)明中的材料N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-聯(lián)苯-4，4′-二胺(NPB)和1，5-二[N-(萘基)-N-苯基]萘二胺(NND)，濃度比例為7∶1(NPB∶NND)，作為發(fā)光層；再在此發(fā)光層上繼續(xù)通過真空蒸發(fā)鍍上一層40納米厚的空穴傳輸材料及空穴阻擋材料4，7-二苯基-1，10-鄰二氮雜菲(BPhen)，最后再真空蒸鍍一層Mg∶Ag(1∶10)的合金作為器件的陰極，約200納米。將直流電的正極加于ITO層，將負(fù)極加于Mg∶Ag合金層，即可從ITO層處發(fā)射出明亮均勻的藍(lán)光，CIE坐標(biāo)(0.156，0.100)，啟亮電壓3.8V，電壓為12V時(shí)，最大亮度在4500cd/m2左右，發(fā)射光的主峰在440nm左右。
實(shí)施例四器件3的制備在一個(gè)玻璃基片上沉積一層用作透明陽極的氧化銦-氧化錫(ITO)，接著通過真空蒸發(fā)的方法制備一層60納米厚的空穴傳輸材料N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-聯(lián)苯-4，4′-二胺(NPB)，然后在此空穴傳輸層上繼續(xù)通過真空蒸發(fā)雙源混蒸上一層30納米厚的本發(fā)明中的材料1，4-二-(2，2-二苯乙烯基)苯(DPVB)和4，4′-二-(2，2-二苯乙烯基)聯(lián)苯(DPVBi)作為發(fā)光層，濃度比例為6∶1(DPVB∶DPVBi)；再在此發(fā)光層上繼續(xù)通過真空蒸發(fā)鍍上一層30納米厚的電子傳輸材料8-羥基喹啉鋁(Alq3)，最后再真空蒸鍍一層Mg∶Ag(1∶10)的合金約200納米作為器件的陰極。將直流電的正極加于ITO層，將負(fù)極加于Mg∶Ag合金層，即可從ITO層處發(fā)射出明亮均勻的藍(lán)光，CIE坐標(biāo)(0.163，0.221)，啟亮電壓4.0V，電壓為18V時(shí)，最大亮度在11000cd/m2左右，發(fā)射光的主峰在470nm左右。
實(shí)施例五器件4的制備在一個(gè)玻璃基片上沉積一層用作透明陽極的氧化銦-氧化錫(ITO)，接著通過真空蒸發(fā)的方法制備一層8納米厚的空穴注入層材料聚四氟乙烯(teflon)，然后在此空穴注入層上繼續(xù)通過真空蒸發(fā)雙源混蒸上一層60納米厚的本發(fā)明中的材料，8-羥基喹啉鎵(Gaq3)和(8-羥基喹啉)-(水楊醛縮鄰苯胺苯酚)合鎵(Ga(Saph-q))作為發(fā)光層，其濃度比例為8∶1(Gaq3∶Ga(Saph-q))；最后再真空蒸鍍一層Mg∶Ag(1∶10)的合金作為器件的陰極，約200納米。將直流電的正極加于ITO層，將負(fù)極加于Mg∶Ag合金層，即可從ITO層處發(fā)射出明亮均勻的綠光，CIE坐標(biāo)(0.350，0.542)，啟亮電壓5V，電壓為25V時(shí)，最大亮度在18000cd/m2左右，發(fā)射光的主峰在545nm左右。
實(shí)施例六器件5的制備在一個(gè)玻璃基片上沉積一層用作透明陽極的氧化銦-氧化錫(ITO)，接著通過真空蒸發(fā)的方法制備一層60納米厚的空穴傳輸材料N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-聯(lián)苯-4，4′-二胺(NPB)，然后在此空穴傳輸層上繼續(xù)通過真空蒸發(fā)雙源混蒸上一層30納米厚的本發(fā)明中的發(fā)光材料先均勻混合8-羥基喹啉鋁(Alq3)和8-羥基喹啉鎵(Gaq3)，濃度比例為8∶1(Alq3∶Gaq3)，再均勻摻雜質(zhì)量比為2％的4-二氰亞甲基-2-叔丁基-6-(1，1，7，7，-四甲基久咯呢定基-9-烯基)-4H-吡喃(DCJTB)，作為發(fā)光層；再在此發(fā)光層上繼續(xù)通過真空蒸發(fā)鍍上一層30納米厚的電子傳輸材料8-羥基喹啉鋁(Alq3)，最后再真空蒸鍍一層Mg∶Ag(1∶10)的合金作為器件的陰極，約200納米。將直流電的正極加于ITO層，將負(fù)極加于Mg∶Ag合金層，即可從ITO層處發(fā)射出明亮均勻的紅光，CIE坐標(biāo)(0.620，0.374)，啟亮電壓4.0V，電壓為20V時(shí)，最大亮度在4300cd/m2左右，發(fā)射光的主峰在620nm左右。
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，所附權(quán)利要求概括了本發(fā)明的范圍，在本發(fā)明構(gòu)思的引導(dǎo)下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識到，對本發(fā)明的各實(shí)施例方案所進(jìn)行的一定的改變，都將被本發(fā)明的權(quán)利要求書的精神和范圍所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)電致發(fā)光器件，該器件包含襯底，置于襯底之上的陽極和陰極，置于陽極和陰極之間的有機(jī)功能層，有機(jī)功能層中包括發(fā)光層，其特征在于，發(fā)光層中包括至少兩種基質(zhì)材料，這兩種有機(jī)材料互為同分異構(gòu)體或?yàn)橥滴锘驗(yàn)轭愃莆铩?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述兩種基質(zhì)材料選自蒽類材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述兩種基質(zhì)材料分別選自2，3，6，7-四甲基-9，10-二(1-萘基)蒽、2，3，6，7-四甲基-9，10-二(2-萘基)蒽、9，10-二(1-萘基)蒽、9，10-二(2-萘基)蒽、2-叔丁基-9，10-二(1-萘基)蒽、2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述兩種基質(zhì)材料選自三苯胺類材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述兩種基質(zhì)材料分別選自N，N’-二-(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1-聯(lián)苯基-4，4-二胺、N，N’-二苯基-N，N’-雙(間甲基苯基)-1，1’-聯(lián)苯基-4，4’-二胺、4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯胺)三苯胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述兩種基質(zhì)材料選自二苯乙烯類材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述兩種基質(zhì)材料分別選自1，4-二-(2，2-二苯乙烯基)苯、4，4′-二-(2，2-二苯乙烯基)聯(lián)苯、4，4′-二-(2-三苯胺基-乙烯基)聯(lián)苯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述兩種基質(zhì)材料選自結(jié)構(gòu)類似的金屬配合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述兩種基質(zhì)材料分別選自8-羥基喹啉鋁、4-甲基-8-羥基喹啉鋁、8-羥基喹啉鎵、(8-羥基喹啉)-(水楊醛縮鄰苯胺苯酚)合鎵、(8-羥基喹啉)-(水楊醛縮鄰苯胺苯酚)合鋁。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述有機(jī)功能層中包括空穴傳輸層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述有機(jī)功能層中包括空穴傳輸及空穴阻擋層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述發(fā)光層中包括至少一種摻雜劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機(jī)電致發(fā)光器件。本發(fā)明OLED器件包含襯底，置于襯底之上的陽極和陰極，置于陽極和陰極之間的有機(jī)功能層，有機(jī)功能層中包括發(fā)光層，發(fā)光層中包括至少兩種基質(zhì)材料，這兩種有機(jī)材料互為同分異構(gòu)體或?yàn)橥滴锘驗(yàn)轭愃莆?。本發(fā)明器件具有較高的發(fā)光效率。本發(fā)明還提供了具有最佳發(fā)光效率和色度的藍(lán)色OLED器件?？刹捎秒p源混蒸的方法制備本發(fā)明器件發(fā)光層中各組分的基質(zhì)材料。器件發(fā)光層中基質(zhì)材料的組合可以直接作為發(fā)光材料，也可以摻雜染料而發(fā)光，因其還具有較好的載流子傳輸能力，也可以作為器件中的載流子傳輸材料。
文檔編號H05B33/20GK1492724SQ0312642
公開日2004年4月28日 申請日期2003年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月28日
發(fā)明者邱勇, 王立鐸, 闞瑩, 段煉, 雷鋼鐵, 邱 勇 申請人:清華大學(xué), 北京維信諾科技有限公司