专利名称：基于超薄有机层的颜色稳定的白光器件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及电子显示器件技术领域，具体地讲是一种基于超薄有机层的颜 色稳定的白光器件及其制备方法，即利用超薄有机层来实现白光发射，并提高 电致发光器件颜色稳定性的制备技术和方法。
技术背景有机电致发光器件具有亮度高、无视角问题、驱动电压低、响应速度快和 重量轻等优点，被认为是下一代最有潜力的显示器，并即将实现产业化。高效率的白光有机EL显示器件，除了可以作为通常的信息显示器件之外，也可以用 于液晶显示器的背光源、汽车车内及办公室照明等等。白光有机EL显示器件在 实现全彩有机EL显示器件方面，具有高亮度、高效率、低成本和易制作等优点。 白光的获得一直是有机发光二极管产业化中研究的热点。为实现高质量的显示 效果，白光有机EL显示器件的发射光谱应该具有白光等能点(0.33,0.33)的色 坐标。为了获得白光， 一种办法是将具有不同发光颜色的材料用作不同发光层， 通过调节各有机层的发光强度实现白光。另外一种方法是把荧光量子效率很高 的染料分子掺杂在基质材料中，利用掺杂体系的不完全能量传递控制基质材料 与掺杂材料的发光强度，通过各自的发光组合成白光。另外，能量传递的机理主 要分为F6rster能量传递和Dexter能量传递两种Dexter能量传递是近程能量传 递，这种作用只有在掺杂浓度较高时才明显；F6rster能量传递源于远程相互作 用，其有效作用距离约为3 5nm。两种能量传递都要求给体的发射光谱和受体的
吸收光谱有很好的重叠。给体-中介-受体(donor-bridge-acc印tor)结构适合光 谱重叠不是很充分的掺杂体系，即用一种与给体和受体光谱均重叠较好的物质 作为能量传递中介，它接受给体的能量再传递给受体，使能量传递效率大大提 高。利用白光合成原理，利用超薄有机层来制备多层结构器件，可以得到显色性 很好的白光发射，器件的发光颜色几乎不随着电压的变化而变化。器件厚度薄， 因而器件的起亮电压和工作电压都较低。发明内容本发明的目的就是要提供一种基于超薄有机层的颜色稳定的白光器件及其 制备方法，使用该发明既可在低压下获得高亮度白光，又能解决器件的发光颜 色随电压发生变化等问题。本发明是这样实现的本发明的白色电致发光器件的结构为在有ITO阳极的玻璃基片上，依次设有一层有机空穴传输兼蓝光发光层，空穴传输兼蓝光发光层可进一步分层优 化为空穴注入层和蓝光发光层； 一层超薄有机空穴阻挡层； 一层超薄有机绿光发光层； 一层超薄有机掺杂红光发光层；一层薄的有机电子传输层，电子传输层可进一步分层优化为电子注入层和 传输层；在有机电子传输层上有金属背电极。 本发明基于超薄有机层的颜色稳定的白光器件的制备方法如下(1) 清洗ITO玻璃基片；以一定的质量比将有机染料掺杂到有机电子传输兼 发光层材料中。(2) 将有机空穴传输兼蓝光发光材料层通过真空蒸镀等方法制备到清洗好 的ITO玻璃基片上。(3) 然后，依次利用真空蒸镀等方法制备超薄有机空穴阻挡材料层、有机 绿光发光材料层、有机掺杂红光发光材料层和有机电子传输层。(4) 待冷却后，再在有机电子传输层上蒸镀背电极。本发明采用超薄的有机层和多层结构得到白光发射。有机空穴阻挡层(BCP)将一部分空穴限制在空穴传输兼发光材料层中形成激子而产生蓝光，又能利用超薄的BCP层及其它有机发光层本身的半透明特性来调节能量在蓝光发光层、绿 光发光层和红光发光层之间F6rster能量传递的程度，实现蓝、绿、红三种颜色 一起发光，相互配合。在合适的红光染料掺杂浓度下，通过优化器件结构可以 得到具有超薄有机层的白光器件，该器件的色坐标几乎不随电压而改变。此外， 本发明还具有制备工艺简单、转换效率高和器件工作电压低的特点。
图1为本发明的白色电致发光器件结构图。 图2为白色电致发光器件的制备方法方框图。图3为在不同电压下，器件ITO/NPB(50nm)/BCP(3nm)/Alq3(3nm)/Alq3:DCJTB (lwt%)(5nm)/Alq3(7nm)/Al的电致发光光谱。插图为其相应的色坐标图。
图4为三种单体材料NPB、 Alq3和DCJTB的归一化电致发光光谱。
具体实施例方式
本发明的具体实施方式
如图l、 2所示，其步骤如下
1)清洗ITO玻璃基片(1);将有机红光染料(如DCJTB等)掺杂到有机电子 传输兼发光层(5) Alq3中，以适当的掺杂比例(如质量比〈wt.。/。)进行配比。
2) 将有机空穴传输兼蓝光发光层(3)材料NPB通过真空蒸镀的方法制备到 清洗好的ITO电极(2)上，其厚度要适中。空穴传输兼蓝光发光层(3)可进一 步分层优化为空穴注入层和蓝光发光层。对于不能用蒸镀方法成膜的有机蓝光 材料可通过别的成膜方法(如甩膜等)成膜。
3) 采用真空蒸镀的方法将有机空穴阻挡层(4)材料BCP制备到空穴传输兼 蓝光发光层(3)上，厚度在5nm以下，其作用一方面是阻挡空穴，另一方面是 调节能量在各有机层之间的F6rster能量传递程度。
4) 采用真空蒸镀的方法将有机绿光发光层(5)材料Alq3制备到有机空穴阻 挡层(4)上，其厚度在10nm以下，其作用一方面是作为绿光发光层，另一方面 也是调节能量在各有机层之间的F6rster能量传递程度。
5) 采用真空蒸镀的方法将有机掺杂红光发光层(6)材料Alq3:DCJTB(lwt.。/。) 制备到有机绿光发光层(5)上，其厚度在10nm以下。选用Alq3来作为红光染料 DCJTB的基质，其原因在于Alq3能起到能量在NPB和DCJTB之间进行能量交换 的媒介作用，Alq3层既能吸收NPB层发出的蓝光，Alq3层的发射光又能被DCJTB 层所吸收。基质的选择应是其中能发某种颜色光的有机材料，并能起到在各层
之间进行能量交换的媒介作用。另外，染料的掺杂浓度有一定的可选范围(0.5wt.%~2wt.%)，而一旦选定某种掺杂浓度之后，就可以通过适当优化其它有机超薄层的厚度来得到白色发光器件。6) 再一次采用真空蒸镀的方法将Alq3制备到Alq3:DCJTB层上作为电子传输 层(7)，其厚度在10nm以下。7) 待冷却后，再在有机电子传输层(7 ) Alq3薄膜上制备背电极材料层A1 (8 )。依据以上方法，得到了如下结构的电致发光器件-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阳极(2)上，有一层有机空穴传输兼蓝光发光层(3)， 在蓝光发光层(3)之上有一薄层空穴阻挡层(4)，在空穴阻挡层(4)之上有 一薄层绿光发光层(5)以及一薄层有机掺杂红光发光层(6)，在掺杂红光发光 层(6)之上有一层有机电子传输层(7)，最后是金属背电极(8)。从阳极到阴极，三层有机发光层的次序依次为蓝光发光层、绿光发光层和 红光发光层；较强的蓝光的获得是因为蓝光发光层与绿光发光层之间的超薄空 穴阻挡层的存在，有机空穴阻挡层(BCP)能将一部分空穴限制在空穴传输兼 发光层中产生蓝光。同时，超薄的空穴阻挡层和超薄的有机绿光发光层自身的 半透明性又能调节能量在蓝光发光层、绿光发光层和红光发光层之间F6rster能 量传递的程度，实现蓝、绿、红三种颜色发光。而且，白光的输出方向是透明 阳极ITO—侧。对阳极和阴极进行修饰可进一步降低器件的起亮电压，并提高器 件的发光效率。图3给出了在不同电压下该器件的电致发光光谱。可见，在14V 18V电压下，
该器件的色坐标(CIE)基本稳定在(0.33， 0.37)，且随着电压的增高，器件 工作稳定，其颜色也很稳定。值得注意的是，可通过进一歩优化器件厚度，选 择适当的染料掺杂浓度、优选器件结构，可制备出显色性好、颜色稳定的白光 器件。
权利要求
1. 一种基于超薄有机层的颜色稳定的白光器件，其特征在于白色电致发光器件的结构为在玻璃基片(1)的透明阳极IT0 (2)上，依次设有一层厚度适中的有机空穴传输兼蓝光发光层(3)，空穴传输兼蓝光发 光层(3)可进一步分层优化为空穴注入层和有机发光层； 一层超薄有机空穴阻挡层(4); 一层超薄有机绿光发光层(5); 一层超薄有机惨杂红光发光层(6);一层薄的有机电子传输层(7)，有机电子传输层(7)可进一步分层 优化为电子注入层和传输层；在有机电子传输层(7)上有金属背电极(8)。
2. —种基于超薄有机层的颜色稳定的白光器件的制备方法，其特征在于其制备方法如下1) 清洗ITO玻璃基片(1);以一定的质量比将有机染料掺杂到有机电子传输 兼发光层(5)材料中；2) 将有机空穴传输兼蓝光发光层(3)材料通过真空蒸镀的方法制备到清洗 好的ITO电极(2)上；3) 然后，依次利用真空蒸镀的方法制备有机空穴阻挡材料层(4)、有机绿 光发光材料层(5 )、有机掺杂红光发光材料层(6 )和有机电子传输层(7 );4) 之后，再在有机电子传输层(7)上制备背电极(8)。
3. 根据权利要求2所述的基于超薄有机层的颜色稳定的白光器件的制备方 法，其特征在于在步骤(2)中，对于不能用蒸镀方法成膜的有机蓝光材料可通 过别的(如甩膜等)方法成膜。有机空穴传输兼蓝光材料层的厚度要适中，不 能太厚。
4. 根据权利要求2所述的基于超薄有机层的颜色稳定的白光器件的制备方 法，其特征在于在步骤(3)中，选用Alq3来作为红光染料的基质。
5. 根据权利要求2所述的基于超薄有机层的颜色稳定的白光器件的制备方 法，其特征在于在步骤(3)中，红光染料掺杂可以选用不同的浓度(0.5wt.%~ 2wt.%)。
全文摘要
本发明涉及一种基于超薄有机层的颜色稳定的白光器件及其制备方法，即在ITO玻璃上制备有机空穴传输兼蓝光发光层、超薄的空穴阻挡层、超薄的有机绿光发光层、超薄的有机红光染料掺杂层以及薄的电子传输层和背电极。有机空穴阻挡层能将一部分空穴限制在空穴传输兼发光层中产生激子而发蓝光，利用超薄的空穴阻挡层和有机发光层本身的半透明性调节能量在蓝光发光层、绿光发光层和红光发光层之间能量传递的程度，实现蓝、绿、红三种颜色发光。在适当的红光染料掺杂浓度下，通过优化器件结构可以得到具有超薄有机层的白光器件。该器件具有工作稳定、色坐标稳定、制备工艺简单、效率高和工作电压低等优点。
文档编号H01L51/56GK101123300SQ200710122009
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月19日 优先权日2007年9月19日
发明者娄志东, 孟令川, 杨盛谊, 邓召儒 申请人:北京交通大学