專利名稱：基于超薄有機層的顏色穩(wěn)定的白光器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子顯示器件技術(shù)領(lǐng)域，具體地講是一種基于超薄有機層的顏 色穩(wěn)定的白光器件及其制備方法，即利用超薄有機層來實現(xiàn)白光發(fā)射，并提高 電致發(fā)光器件顏色穩(wěn)定性的制備技術(shù)和方法。
技術(shù)背景有機電致發(fā)光器件具有亮度高、無視角問題、驅(qū)動電壓低、響應(yīng)速度快和 重量輕等優(yōu)點，被認(rèn)為是下一代最有潛力的顯示器，并即將實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。高效率的白光有機EL顯示器件，除了可以作為通常的信息顯示器件之外，也可以用 于液晶顯示器的背光源、汽車車內(nèi)及辦公室照明等等。白光有機EL顯示器件在 實現(xiàn)全彩有機EL顯示器件方面，具有高亮度、高效率、低成本和易制作等優(yōu)點。 白光的獲得一直是有機發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)化中研究的熱點。為實現(xiàn)高質(zhì)量的顯示 效果，白光有機EL顯示器件的發(fā)射光譜應(yīng)該具有白光等能點(0.33,0.33)的色 坐標(biāo)。為了獲得白光， 一種辦法是將具有不同發(fā)光顏色的材料用作不同發(fā)光層， 通過調(diào)節(jié)各有機層的發(fā)光強度實現(xiàn)白光。另外一種方法是把熒光量子效率很高 的染料分子摻雜在基質(zhì)材料中，利用摻雜體系的不完全能量傳遞控制基質(zhì)材料 與摻雜材料的發(fā)光強度，通過各自的發(fā)光組合成白光。另外，能量傳遞的機理主 要分為F6rster能量傳遞和Dexter能量傳遞兩種Dexter能量傳遞是近程能量傳 遞，這種作用只有在摻雜濃度較高時才明顯；F6rster能量傳遞源于遠程相互作 用，其有效作用距離約為3 5nm。兩種能量傳遞都要求給體的發(fā)射光譜和受體的
吸收光譜有很好的重疊。給體-中介-受體(donor-bridge-acc印tor)結(jié)構(gòu)適合光 譜重疊不是很充分的摻雜體系，即用一種與給體和受體光譜均重疊較好的物質(zhì) 作為能量傳遞中介，它接受給體的能量再傳遞給受體，使能量傳遞效率大大提 高。利用白光合成原理，利用超薄有機層來制備多層結(jié)構(gòu)器件，可以得到顯色性 很好的白光發(fā)射，器件的發(fā)光顏色幾乎不隨著電壓的變化而變化。器件厚度薄， 因而器件的起亮電壓和工作電壓都較低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是要提供一種基于超薄有機層的顏色穩(wěn)定的白光器件及其 制備方法，使用該發(fā)明既可在低壓下獲得高亮度白光，又能解決器件的發(fā)光顏 色隨電壓發(fā)生變化等問題。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的白色電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)為在有ITO陽極的玻璃基片上，依次設(shè)有一層有機空穴傳輸兼藍光發(fā)光層，空穴傳輸兼藍光發(fā)光層可進一步分層優(yōu) 化為空穴注入層和藍光發(fā)光層； 一層超薄有機空穴阻擋層； 一層超薄有機綠光發(fā)光層； 一層超薄有機摻雜紅光發(fā)光層；一層薄的有機電子傳輸層，電子傳輸層可進一步分層優(yōu)化為電子注入層和 傳輸層；在有機電子傳輸層上有金屬背電極。 本發(fā)明基于超薄有機層的顏色穩(wěn)定的白光器件的制備方法如下(1) 清洗ITO玻璃基片；以一定的質(zhì)量比將有機染料摻雜到有機電子傳輸兼 發(fā)光層材料中。(2) 將有機空穴傳輸兼藍光發(fā)光材料層通過真空蒸鍍等方法制備到清洗好 的ITO玻璃基片上。(3) 然后，依次利用真空蒸鍍等方法制備超薄有機空穴阻擋材料層、有機 綠光發(fā)光材料層、有機摻雜紅光發(fā)光材料層和有機電子傳輸層。(4) 待冷卻后，再在有機電子傳輸層上蒸鍍背電極。本發(fā)明采用超薄的有機層和多層結(jié)構(gòu)得到白光發(fā)射。有機空穴阻擋層(BCP)將一部分空穴限制在空穴傳輸兼發(fā)光材料層中形成激子而產(chǎn)生藍光，又能利用超薄的BCP層及其它有機發(fā)光層本身的半透明特性來調(diào)節(jié)能量在藍光發(fā)光層、綠 光發(fā)光層和紅光發(fā)光層之間F6rster能量傳遞的程度，實現(xiàn)藍、綠、紅三種顏色 一起發(fā)光，相互配合。在合適的紅光染料摻雜濃度下，通過優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)可以 得到具有超薄有機層的白光器件，該器件的色坐標(biāo)幾乎不隨電壓而改變。此外， 本發(fā)明還具有制備工藝簡單、轉(zhuǎn)換效率高和器件工作電壓低的特點。


圖1為本發(fā)明的白色電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)圖。 圖2為白色電致發(fā)光器件的制備方法方框圖。圖3為在不同電壓下，器件ITO/NPB(50nm)/BCP(3nm)/Alq3(3nm)/Alq3:DCJTB (lwt%)(5nm)/Alq3(7nm)/Al的電致發(fā)光光譜。插圖為其相應(yīng)的色坐標(biāo)圖。
圖4為三種單體材料NPB、 Alq3和DCJTB的歸一化電致發(fā)光光譜。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施方式
如圖l、 2所示，其步驟如下
1)清洗ITO玻璃基片(1);將有機紅光染料(如DCJTB等)摻雜到有機電子 傳輸兼發(fā)光層(5) Alq3中，以適當(dāng)?shù)膿诫s比例(如質(zhì)量比〈wt.。/。)進行配比。
2) 將有機空穴傳輸兼藍光發(fā)光層(3)材料NPB通過真空蒸鍍的方法制備到 清洗好的ITO電極(2)上，其厚度要適中。空穴傳輸兼藍光發(fā)光層(3)可進一 步分層優(yōu)化為空穴注入層和藍光發(fā)光層。對于不能用蒸鍍方法成膜的有機藍光 材料可通過別的成膜方法(如甩膜等)成膜。
3) 采用真空蒸鍍的方法將有機空穴阻擋層(4)材料BCP制備到空穴傳輸兼 藍光發(fā)光層(3)上，厚度在5nm以下，其作用一方面是阻擋空穴，另一方面是 調(diào)節(jié)能量在各有機層之間的F6rster能量傳遞程度。
4) 采用真空蒸鍍的方法將有機綠光發(fā)光層(5)材料Alq3制備到有機空穴阻 擋層(4)上，其厚度在10nm以下，其作用一方面是作為綠光發(fā)光層，另一方面 也是調(diào)節(jié)能量在各有機層之間的F6rster能量傳遞程度。
5) 采用真空蒸鍍的方法將有機摻雜紅光發(fā)光層(6)材料Alq3:DCJTB(lwt.。/。) 制備到有機綠光發(fā)光層(5)上，其厚度在10nm以下。選用Alq3來作為紅光染料 DCJTB的基質(zhì)，其原因在于Alq3能起到能量在NPB和DCJTB之間進行能量交換 的媒介作用，Alq3層既能吸收NPB層發(fā)出的藍光，Alq3層的發(fā)射光又能被DCJTB 層所吸收?；|(zhì)的選擇應(yīng)是其中能發(fā)某種顏色光的有機材料，并能起到在各層
之間進行能量交換的媒介作用。另外，染料的摻雜濃度有一定的可選范圍(0.5wt.%~2wt.%)，而一旦選定某種摻雜濃度之后，就可以通過適當(dāng)優(yōu)化其它有機超薄層的厚度來得到白色發(fā)光器件。6) 再一次采用真空蒸鍍的方法將Alq3制備到Alq3:DCJTB層上作為電子傳輸 層(7)，其厚度在10nm以下。7) 待冷卻后，再在有機電子傳輸層(7 ) Alq3薄膜上制備背電極材料層A1 (8 )。依據(jù)以上方法，得到了如下結(jié)構(gòu)的電致發(fā)光器件-ITO/NPB(5 0nm)/BCP(3nm)/Alq3(3nm)/Alq3 :DC JTB( 1 wt%)(5nm)/Alq3(7nm)/Al。在玻璃基片(1)的ITO陽極(2)上，有一層有機空穴傳輸兼藍光發(fā)光層(3)， 在藍光發(fā)光層(3)之上有一薄層空穴阻擋層(4)，在空穴阻擋層(4)之上有 一薄層綠光發(fā)光層(5)以及一薄層有機摻雜紅光發(fā)光層(6)，在摻雜紅光發(fā)光 層(6)之上有一層有機電子傳輸層(7)，最后是金屬背電極(8)。從陽極到陰極，三層有機發(fā)光層的次序依次為藍光發(fā)光層、綠光發(fā)光層和 紅光發(fā)光層；較強的藍光的獲得是因為藍光發(fā)光層與綠光發(fā)光層之間的超薄空 穴阻擋層的存在，有機空穴阻擋層(BCP)能將一部分空穴限制在空穴傳輸兼 發(fā)光層中產(chǎn)生藍光。同時，超薄的空穴阻擋層和超薄的有機綠光發(fā)光層自身的 半透明性又能調(diào)節(jié)能量在藍光發(fā)光層、綠光發(fā)光層和紅光發(fā)光層之間F6rster能 量傳遞的程度，實現(xiàn)藍、綠、紅三種顏色發(fā)光。而且，白光的輸出方向是透明 陽極ITO—側(cè)。對陽極和陰極進行修飾可進一步降低器件的起亮電壓，并提高器 件的發(fā)光效率。圖3給出了在不同電壓下該器件的電致發(fā)光光譜?？梢?，在14V 18V電壓下，
該器件的色坐標(biāo)(CIE)基本穩(wěn)定在(0.33， 0.37)，且隨著電壓的增高，器件 工作穩(wěn)定，其顏色也很穩(wěn)定。值得注意的是，可通過進一歩優(yōu)化器件厚度，選 擇適當(dāng)?shù)娜玖蠐诫s濃度、優(yōu)選器件結(jié)構(gòu)，可制備出顯色性好、顏色穩(wěn)定的白光 器件。
權(quán)利要求
1. 一種基于超薄有機層的顏色穩(wěn)定的白光器件，其特征在于白色電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)為在玻璃基片(1)的透明陽極IT0 (2)上，依次設(shè)有一層厚度適中的有機空穴傳輸兼藍光發(fā)光層(3)，空穴傳輸兼藍光發(fā) 光層(3)可進一步分層優(yōu)化為空穴注入層和有機發(fā)光層； 一層超薄有機空穴阻擋層(4); 一層超薄有機綠光發(fā)光層(5); 一層超薄有機慘雜紅光發(fā)光層(6);一層薄的有機電子傳輸層(7)，有機電子傳輸層(7)可進一步分層 優(yōu)化為電子注入層和傳輸層；在有機電子傳輸層(7)上有金屬背電極(8)。
2. —種基于超薄有機層的顏色穩(wěn)定的白光器件的制備方法，其特征在于其制備方法如下1) 清洗ITO玻璃基片(1);以一定的質(zhì)量比將有機染料摻雜到有機電子傳輸 兼發(fā)光層(5)材料中；2) 將有機空穴傳輸兼藍光發(fā)光層(3)材料通過真空蒸鍍的方法制備到清洗 好的ITO電極(2)上；3) 然后，依次利用真空蒸鍍的方法制備有機空穴阻擋材料層(4)、有機綠 光發(fā)光材料層(5 )、有機摻雜紅光發(fā)光材料層(6 )和有機電子傳輸層(7 );4) 之后，再在有機電子傳輸層(7)上制備背電極(8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超薄有機層的顏色穩(wěn)定的白光器件的制備方 法，其特征在于在步驟(2)中，對于不能用蒸鍍方法成膜的有機藍光材料可通 過別的(如甩膜等)方法成膜。有機空穴傳輸兼藍光材料層的厚度要適中，不 能太厚。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超薄有機層的顏色穩(wěn)定的白光器件的制備方 法，其特征在于在步驟(3)中，選用Alq3來作為紅光染料的基質(zhì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超薄有機層的顏色穩(wěn)定的白光器件的制備方 法，其特征在于在步驟(3)中，紅光染料摻雜可以選用不同的濃度(0.5wt.%~ 2wt.%)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于超薄有機層的顏色穩(wěn)定的白光器件及其制備方法，即在ITO玻璃上制備有機空穴傳輸兼藍光發(fā)光層、超薄的空穴阻擋層、超薄的有機綠光發(fā)光層、超薄的有機紅光染料摻雜層以及薄的電子傳輸層和背電極。有機空穴阻擋層能將一部分空穴限制在空穴傳輸兼發(fā)光層中產(chǎn)生激子而發(fā)藍光，利用超薄的空穴阻擋層和有機發(fā)光層本身的半透明性調(diào)節(jié)能量在藍光發(fā)光層、綠光發(fā)光層和紅光發(fā)光層之間能量傳遞的程度，實現(xiàn)藍、綠、紅三種顏色發(fā)光。在適當(dāng)?shù)募t光染料摻雜濃度下，通過優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)可以得到具有超薄有機層的白光器件。該器件具有工作穩(wěn)定、色坐標(biāo)穩(wěn)定、制備工藝簡單、效率高和工作電壓低等優(yōu)點。
文檔編號H01L51/56GK101123300SQ200710122009
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者婁志東, 孟令川, 楊盛誼, 鄧召儒 申請人:北京交通大學(xué)