专利名称：串联型白色有机发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种白色有机发光器件。更具体而言，本发明涉及一种串联型白色有机发光器件，其效率、电压和寿命通过改变电荷生成层的构造而得到改善。
背景技术：
近年来向依赖于信息的时代发展的趋势使可视化显示电信息信号的显示领域得到了迅速发展。在此方面，已经开发了许多具有如纤薄、轻质和低能耗等优异性质的平面显示装置，并被积极地用作传统阴极射线管(CRT)的替代品。平面显示装置的具体实例包括液晶显示装置(IXD)、等离子显示面板装置(rop)、场发射显示器件(FED)和有机发光器件(OLED)等。其中，不需要附加光源、可实现小型化设计并可赋予清晰色彩的有机发光器件被认为是富有竞争力的应用。有机发光显示器件需要形成有机发光层。有机发光层的形成通常利用阴影掩模通过沉积法进行。但是，大面积的阴影掩模可能会因负载而弯曲。因此，不可能多次使用大面积阴影掩模，并且会出现与有机发光层的图案形成相关的缺陷。因此，需要替代方法。下面将描述被提出作为阴影掩模以外的另一种选择的串联型有机发光器件(下文中称为“串联型有机发光器件”)。串联型有机发光器件的特征在于，夹在阳极和阴极之间的各发光二极管层在不使用掩模的情况下沉积，并且使用不同材料在真空下顺序沉积包含有机发光层的有机膜。同时，使用串联型有机发光器件实现白光可以通过混合两个以上发光层所发的光而进行。在这种情况中，串联型有机发光器件包含夹在阳极和阴极之间的发射具有不同颜色的光的多个发光层，和设置在各发光层之间的电荷生成层(CGL)。基于各发光层而将堆叠分开。 在这种串联型有机发光器件中，一种材料不发光，含有在各波长具有不同光致发光峰(PL峰)的发光材料的多个发光层在器件的不同位置发光，并且这些光被合并，从而实现了发光。但是，常规串联型有机发光器件具有以下问题。串联型器件包含位于不同堆叠之间的电荷生成层。此外，电荷生成层将电子或空穴输送至相邻堆叠。关于这一点，当使用常用于串联型器件的材料形成电荷生成层时，相邻的堆叠与电荷生成层之间的电子或空穴的输送可能会因与电荷生成层相邻的堆叠的不良的界面性质而无法实现。在此情形下，发光可能通常发生于相邻的磷光或荧光堆叠中。因此，正在进行为了发现阻碍空穴或电子由电荷生成层注入相邻堆叠的因素的大量的研究。
发明内容
于是，本发明旨在提供一种串联型白色有机发光器件，所述器件可充分避免一个或多个因现有技术的限制和缺点而导致的问题。本发明的一个目的是提供一种串联型白色有机发光器件，其效率、电压和寿命通过改变电荷生成层的构造而得到改善。根据本发明的一个方面，提供了一种串联型白色有机发光器件，所述器件包含:彼此相对的第一电极和第二电极；形成于第一电极与第二电极之间的电荷生成层；设置在第一电极与电荷生成层之间的第一堆叠，所述第一堆叠包含发蓝光的第一发光层；和设置在电荷生成层与第二电极之间的第二堆叠，所述第二堆叠包含第二发光层，所述第二发光层包含掺杂有发射波长比蓝光更长的光的磷光掺杂剂的一种或多种主体，其中所述电荷生成层包含掺杂有金属的η型电荷生成层和由有机材料制成的P型电荷生成层。掺杂在η型电荷生成层中的金属可以为I或II族金属。例如，所述金属可以为锂、钠、镁、钙和铯中的任意一种。掺杂在η型电荷生成层中的金属的量可以为所述η型电荷生成层总体积的2%
8% ο掺杂在η型电荷生成层中的金属的厚度可以为IOOA Μ0\P型电荷生成层的HOMO能级可以为_5eV以下。η型电荷生成层可以具有含有杂环的稠合芳香环。第一堆叠可以还包含:设置在第一电极与第一发光层之间的第一通用层；和设置在第一发光层与电荷生成层之间的第二通用层，并且所述第二堆叠还可以包含:设置在电荷生成层与第二发光层之间的第三通用层；和设置在第二发光层与第二电极之间的第四通用层。第三通用层和第四通用层可以具有比存在于第二发光层中的主体的三线态能级高0.0leV 0.4eV的三线态能级。第一发光层可以发射蓝色突光。第二发光层的磷光掺杂剂可以包含黄绿色磷光掺杂剂，黄色磷光掺杂剂和绿色磷光掺杂剂，或者红色磷光掺杂剂和绿色磷光掺杂剂。第二发光层可以包含两种以上主体，并且所述主体至少包含具有电子输送性的第一主体和具有空穴输送性的第二主体。应当理解，本发明的前述概括性描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，用以提供对所要求保护的本发明的进一步的说明。
附图包含在本说明书中以提供对公开内容的进一步理解，且被并入并构成本申请的一部分，其说明了本公开内容的实施方式，并与说明书一起起到解释本公开内容的原理的作用。附图中:图1是说明本发明的串联型白色有机发光器件的截面图2是显示在省略了 η或P型电荷生成层的串联型白色有机发光器件中发光强度随波长的变化的图；图3是显示使P型电荷生成层掺杂有金属时光的强度随波长的变化的图；图4是显不使P型电荷生成层掺杂有金属时的寿命的图；图5是显示在η型电荷生成层具有不同厚度的条件下驱动电压随锂掺杂浓度的变化的图；图6是显示在η型电荷生成层具有不同厚度时蓝色堆叠的发光强度与锂掺杂浓度的关系的图；图7是显示在η型电荷生成层具有不同厚度时磷光堆叠的发光强度与锂掺杂浓度的关系的图；图8是显示在η型电荷生成层具有不同厚度时蓝色发光层的寿命与锂掺杂浓度的关系的图；图9是显示在η型电荷生成层具有不同厚度时磷光发光层的寿命与金属掺杂浓度的关系的图；和图10是显示在η型电荷生成层具有不同厚度时电流强度与驱动电压的关系的图。
具体实施例方式下面将对本发明的具体实施方式
进行详细说明，其实例如附图中所说明。 下面，将参照附图详细描述本发明的串联型白色有机发光器件。具体而言，本发明的串联型白色有机发光器件通过改变电荷生成层的设计状况可以促进电子和空穴注入相邻堆叠中，并且通过控制掺杂在电荷生成层中的金属的量可以防止横向泄漏，由此即使在应用于大面积显示时也可以稳定运转。图1是说明本发明的串联型白色有机发光器件的截面图。如图1所示，本发明的串联型白色有机发光器件包含彼此相对的第一电极110和第二电极190，设置在第一电极110与第二电极190之间的电荷生成层，设置在第一电极110与电荷生成层150之间的包含发蓝光的第一发光层130的第一堆叠1100，和设置在电荷生成层150与第二电极190之间的包含第二发光层170的第二堆叠1200，所述第二发光层170包含掺杂有发射波长比蓝光更长的光的磷光掺杂剂的一种或两种以上主体。此外，电荷生成层150包含掺杂有金属的η型电荷生成层151和由有机材料制成的P型电荷生成层152。第一堆叠1100还包含夹在第一电极110与第一发光层130之间的第一通用层120，和夹在第一发光层130与电荷生成150之间的第二通用层140，并且第二堆叠1200还包含夹在电荷生成层150与第二发光层170之间的第三通用层160和夹在第二发光层170与第二电极190之间的第四通用层180。例如，第一通用层120可以是第一空穴输送层，第二通用层140可以是第二电子输送层，第三通用层160可以是第二空穴输送层，并且第四通用层180可以是第二电子输送层。在这种情况中，第一电极110充当阳极，并且第二电极190充当阴极。在一些情况中，当第一电极110为阴极并且第二电极190为阳极时，第一至第四通用层120、140、160和180的顺序可以是与上述顺序相反的顺序。即，依次确定为第二电子输送层、第二空穴输送层、第一电子输送层和第一空穴输送层。当第一通用层120为第一空穴输送层时，可以还形成与第一电极110相邻的空穴注入层，并且当第四通用层180为第二电子输送层时，可以还形成与第二电极190相邻的电
子注入层。此外，第一或第二空穴输送层或者第一或第二电子输送层可以具有单层或多层结构。此外，当这些层作为单层形成时，它们可以通过混合或共沉积多种功能材料而形成。此夕卜，如果需要，这些空穴输送层或电子输送层可以与相应堆叠的发光层一体化。这种白色有机发光显不器件通过由第一堆叠1100的第一发光层130发射的蓝光与由第二堆叠1200发射的磷光的组合而实现了白光。由第二堆叠1200发射的光的颜色取决于包含在第二发光层170中的磷光掺杂剂，并且磷光掺杂剂例如为单一的黄绿色磷光掺杂剂，或者黄色磷光掺杂剂与绿色磷光掺杂剂的组合，或者红色磷光掺杂剂与绿色磷光掺杂剂的组合。也可以使用任何颜色的磷光掺杂剂，只要它能与由第一堆叠110发射的蓝光组合而发射白光。第一发光层130可以使用能够发射蓝色荧光或蓝色磷光的材料。在下述试验中，因到现在为止所开发的材料的特性而使用蓝色荧光材料来进行这些试验。此处，第二发光层170除磷光掺杂剂之外还包含主体作为主要成分。主体可以是单一主体或两种以上的主体以增强空穴输送性或电子输送性。对于磷光，通过使主体掺杂有相对于主体含量为约10%以下的磷光掺杂剂来形成第二发光层170。同时，作为上述实例，第一电极110为由透明电极(如ΙΤ0)形成的阳极，并且第二电极190为由反射性金属电极(如Al)形成的阴极。但是，本发明并不限于所述实例。第一堆叠1100和第二堆叠1200的上下位置可以反转。即，作为磷光堆叠的第二堆叠可以设置在作为蓝色荧光堆叠的第一堆叠的上部。各通用层的厚度可以根据各堆叠的上下位置而改变。此外，第一电极110可以沉积在基板(未示出)上，并且第一和第二堆叠可以沉积于其上。作为另外一种选择，可以采用相反的顺序，即可以先沉积第二电极190，然后将第二和第一堆叠沉积于其上。第一电极110和第二电极190之一是透明电极，如ΙΤ0、IZO或ΙΤΖ0，并且另一电极为反射性电极，如Al或Mg。同时，电荷生成层(CGL) 150起到平衡彼此相邻的第一堆叠1100与第二堆叠1200之间的电荷的作用，并由此也被称作“中间连接层(ICL)”。在此情况中，电荷生成层150可以分为辅助电子注入第一堆叠1100中的η型电荷生成层151和辅助空穴注入第二堆叠1200中的P型电荷生成层152。此处，掺杂在η型电荷生成层中的金属选自I族(碱金属)或II族(碱土金属)金属。例如，所述金属可以为锂(Li)、钠(Na)、镁(Mg)、钙(Ca)和铯(Cs)中的任意一种。此外，掺杂在η型电荷生成层151中的金属的量优选为η型电荷生成层总体积的1% 10%，更优选为2% 8%，以便更有效地将载流子(如电子或空穴)输送至相邻堆叠并防止因导电性导致的横向泄漏。此外，掺杂在η型电荷生成层151中的金属的厚度优选设定为5θΑ 200Α，更优选为约IOOA 150Α。这样的厚度也是为了防止η型电荷生成层151的横向泄漏和提高载流子输送效率而确定的。从第一堆叠1100的角度来看，这种η型电荷生成层151充当电子输送层和电子注入层。此外，η型电荷生成层151通过使作为主要材料的电子输送材料掺杂有碱金属或碱土金属而形成。例如，η型电荷生成层151可以具有含有杂环的稠合芳香环作为电子输送材料。同时，从第二堆叠的角度来看，P型电荷生成层152具有_5eV以下的HOMO能级并且充当空穴输送层。这种P型电荷生成层152含有空穴输送材料。同时，第三通用层160和第四通用层180具有比存在于第二发光层170中的主体的三线态能级高0.0leV 0.4eV的三线态能级，使得发磷光的第二堆叠1200防止了将激发态的三线态激子引入第三通用层160或第二通用层180中，并将其限制在第二发光层170中。另外，考虑到三线态-三线态湮灭(TTA)，发射蓝色荧光的第一堆叠1100为表现出高效率和长寿命的元件。S卩，第一堆叠1100具有的器件结构设计为基于通过TTA的延迟荧光的贡献使得荧光元件的受限的内量子效率(IQE)从25%提高到约50%，由此促进了第一发光层130中的TTA对于基于TTA的效率的贡献。S卩，随着第一发光层130的主体和掺杂剂的AEst(单线态与三线态之间的交换能)的提高，容易进行通过TTA将三线态转化为单线态。为有效地限制第一发光层130中的三线态激子，第一通用层120和第二通用层140的三线态能量应该高于荧光主体的三线态能量。具有高效率的蓝色荧光堆叠可以通过在满足这些条件的前提下优化第一通用层120和第二通用层1 40的载流子迁移率而获得。另外，第二堆叠1200通过使具有较优的空穴输送性的主体和具有优异的电子输送性的主体的组合掺杂磷光掺杂剂(黄绿色磷光掺杂剂，或者黄色和绿色磷光掺杂剂，或者红色和绿色磷光掺杂剂等)而形成。根据本发明，如可以从以下试验中看出的，最优的电荷生成层可以通过观察串联型白色有机发光器件的特性变化与各电荷生成层结构的改变的关系来确定。在以下试验中，参照图1的截面图，第一堆叠(荧光堆叠)的发光层通过蓝色荧光层而实现，并且第二堆叠(磷光堆叠)的发光层通过黄绿色磷光层而实现。下面将简要描述试验例的构造。以下试验例是参比例，其中图2 4所示的η型电荷生成层和P型电荷生成层同时存在，并且掺杂在η型电荷生成层中的金属的量和厚度分别为约3%和OOA,.
[试验例]下面将简要描述形成本发明的串联型白色有机发光器件的方法。试验例仅出于说明的目的而提供。用于下述层的材料并不限于下述情况，也可以使用其他材料，只要能够保持相应的层的功能即可。在透明基板(未示出)上形成以矩阵形式设置在各像素中的包含薄膜晶体管的薄膜晶体管阵列(未示出)。然后，如图1所示，使用阳极材料形成第一电极110，使其连接于薄膜晶体管。通常使用氧化铟锡(ITO)作为阳极材料。
然后，在第一电极110上形成第一通用层120。第一通用层120通过依次将HAT-CN(式I)沉积至厚度为50A,将NPD (式2，4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]-联苯)和N，N’ - 二苯基-N-萘基-N’ -联苯-1, I，-联苯-4，4〃- 二胺沉积至厚度为1,250.4，并将TCTA (式3)沉积至厚度为200A而形成。然后,在第一通用层120上形成第一发光层130。第一发光层130被形成为包含ADN (式4)和叔丁基茈(式5)，厚度为纟j2MAn然后，在第一发光层130上形成弟二通用层140。第二通用层140使用LGC ETL (式6)形成至厚度为约25θΑη然后，依次沉积η型电荷生成层151和P型电荷生成层152。η型电荷生成层151使用掺杂有3%的锂的BPhen (式7)形成至厚度为约丨004并且P型电荷生成层152使用HAT-CN而形成至厚度为约100.4。然后，在P型电荷生成层152上形成第三通用层160。第三通用层160通过分别将NPD和TCTA连续沉积至450Α和200Α的厚度而形成。然后,在第三通用层160上形成第二发光层170。将第二发光层形成至厚度为，0(Α,作为包含BAlq (式8)和YG掺杂剂(式9)的发光层。然后，在第二发光层170上形成第四通用层180。第四通用层180通过分别将LGCETL和LiF连续沉积至厚度为约350Α和约1θΑ而形成。然后，使用反射性金属(如Al)在第四通用层180上形成第二电极160作为阴极。[式I]
权利要求
1.一种串联型白色有机发光器件，所述器件包含: 彼此相对的第一电极和第二电极； 形成于所述第一电极与所述第二电极之间的电荷生成层； 设置在所述第一电极与所述电荷生成层之间的第一堆叠，所述第一堆叠包含发蓝光的第一发光层；和 设置在所述电荷生成层与所述第二电极之间的第二堆叠，所述第二堆叠包含第二发光层，所述第二发光层包含掺杂有发射波长比蓝光更长的光的磷光掺杂剂的一种或多种主体， 其中，所述电荷生成层包含掺杂有金属的η型电荷生成层和由有机材料制成的P型电荷生成层。
2.如权利要求1所述的串联型白色有机发光器件，其中，掺杂在所述η型电荷生成层中的所述金属为I或II族金属。
3.如权利要求2所述的串联型白色有机发光器件，其中，所述金属为锂、钠、镁、钙和铯中的任意一种。
4.如权利要求1所述的串联型白色有机发光器件，其中，掺杂在所述η型电荷生成层中的所述金属的量为所述η型电荷生成层总体积的2% 8%。
5.如权利要求1所述的串联型白色有机发光器件，其中，掺杂在所述η型电荷生成层中的所述金属的厚度为I υυ \~150Ao
6.如权利要求1所 述的串联型白色有机发光器件，其中，所述P型电荷生成层的HOMO能级为_5eV以下。
7.如权利要求1所述的串联型白色有机发光器件，其中，所述η型电荷生成层具有含有杂环的稠合芳香环。
8.如权利要求1所述的串联型白色有机发光器件，其中，所述第一堆叠还包含: 设置在所述第一电极与所述第一发光层之间的第一通用层；和 设置在所述第一发光层与所述电荷生成层之间的第二通用层，并且 所述第二堆叠还包含: 设置在所述电荷生成层与所述第二发光层之间的第三通用层；和 设置在所述第二发光层与所述第二电极之间的第四通用层。
9.如权利要求8所述的串联型白色有机发光器件，其中，所述第三通用层和所述第四通用层具有比存在于所述第二发光层中的所述主体的三线态能级高0.0leV 0.4eV的三线态能级。
10.如权利要求2所述的串联型白色有机发光器件，其中，所述第一发光层发射蓝色荧光。
11.如权利要求2所述的串联型白色有机发光器件，其中，所述第二发光层的磷光掺杂剂包含黄绿色磷光掺杂剂。
12.如权利要求2所述的串联型白色有机发光器件，其中，所述第二发光层的磷光掺杂剂包含黄色磷光掺杂剂和绿色磷光掺杂剂。
13.如权利要求2所述的串联型白色有机发光器件，其中，所述第二发光层的磷光掺杂剂包含红色磷光掺杂剂和绿色磷光掺杂剂。
14.如权利 要求1所述的串联型白色有机发光器件，其中，所述第二发光层包含两种以上主体，并且所述主体至少包含具有电子输送性的第一主体和具有空穴输送性的第二主体。
全文摘要
一种具有改善的效率、电压和寿命的串联型白色有机发光器件，所述器件包含彼此相对的第一电极和第二电极，形成于第一电极与第二电极之间的电荷生成层，设置在第一电极与电荷生成层之间的第一堆叠，所述第一堆叠包含发蓝光的第一发光层，和设置在电荷生成层与第二电极之间的第二堆叠，所述第二堆叠包含第二发光层，所述第二发光层包含掺杂有发射波长比蓝光更长的光的磷光掺杂剂的一种或多种主体，其中所述电荷生成层包含掺杂有金属的n型电荷生成层和由有机材料制成的p型电荷生成层。
文档编号H01L51/50GK103165817SQ20121051281
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月4日 优先权日2011年12月8日
发明者皮性勋, 韩敞旭, 崔晎硕, 徐正大, 宋基旭 申请人:乐金显示有限公司