专利名称：一种有机电致发光器件及其制备方法
技术领域：
本发明属于有机电致发光显示技术领域，涉及一种有机电致发光器件及其制备方法。
背景技术：
彩色OLED(organic light-emit t ing diodes)显示屏的每个像素至少包括红 (R)、绿(G)、蓝(B)三个亚像素。对三个亚像素RGB的图案化处理是OLED制造方法技术的关键。现有技术中，主要通过以下两种方式实现彩色化。一种是在基板上依次蒸镀RGB三种颜色，该技术是目前业界广泛采用的方案。 但由于该技术方案需多次使用精密蒸镀掩模板(shadowmask)，从而存在材料利用率低、 生产性不高的问题，进而导致成本上升。此外，由于蒸镀精度的限制，显示屏的解析度也受到限制。根据出射光的方向，OLED可分为底发光(Bottom Emission)结构和顶发光 (TopEmission)结构两种。其中顶发光结构具有开口率大、色域广、效率高等优点，但由于采用顶发光结构时，红、绿、蓝三个亚像素的有机层厚度和发光层结构不同，需要更多的精密蒸镀掩膜板。另一种是白光加滤色膜(color filter)的方案，即在基板上制备白光OLED发光器件，当白光通过滤色膜后形成RGB三种颜色的光。该技术虽然不使用精密蒸镀掩模板，节省了制备步骤、提供了材料利用率，但由于白光自身效率和寿命的限制，至今无法在实际生产中使用。为了提高白光的寿命，可以采用叠层结构，但由此导致驱动电压上升，工艺复杂。 对于顶发光结构的白光器件，受到光学干涉的影响，色度的调节非常困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种彩色有机电致发光器件及其制备方法。本发明的各实施方案通过减少使用精密蒸镀掩模板的次数，可实现提高生产率、成品率，降低制造成本。本发明提供一种有机电致发光器件，其包括红色亚像素、绿色亚像素和蓝色亚像素，该器件依次包括一个公共的基板；ITO层(氧化铟锡层，Indium Tin Oxide layer)；空穴传输层；发光层；一个公共的阴极；其中，红色、绿色和蓝色三个亚像素的发光层具有相同的蓝光层，红色和绿色亚像素的发光层还具有相同的黄光层；在红色、绿色亚像素中所述蓝光层和所述黄光层是叠置的。在一个优选实施方案中，本发明的有机电致发光器件在所述ITO层和所述空穴传输层之间还设有空穴注入层，在所述发光层和所述阴极之间还设有电子传输层。当本发明的有机电致发光器件是底发光器件时，其在所述ITO层和所述基板之间设有滤色膜，并且设有覆盖所述滤色膜和所述基板的平坦层。当本发明的有机电致发光器件是顶发光器件时，其在所述ITO层和所述基板之间设有反射层。在一个优选实施方案中，红色、绿色和蓝色三个亚像素的所述空穴注入层包括相同的第一空穴注入层，红色亚像素或绿色亚像素的空穴注入层还包括第二空穴注入层，借助微腔光学调节，通过预先计算适当设定ITO层、第一空穴注入层、第二空穴注入层、 空穴传输层、发光层和电子传输层的厚度，使得红色亚像素的发光器件出射红光、绿色亚像素的发光器件出射绿光并且蓝色亚像素的发光器件出射蓝光。在一个优选实施方案中，本发明的有机电致发光器件还包括滤色膜，所述滤色膜优选地制备在所述阴极上方的封装盖上。在一个优选实施方案中，滤色膜包括红色、绿色和蓝色，分别与红色、绿色和蓝色三个亚像素相对应。在另一个优选实施方案中，滤色膜仅包括红色和绿色，分别与红色和绿色亚像素相对应。在一个优选实施方案中，所述红色和绿色亚像素的叠置的黄光层和蓝光层这样设置利用电荷传输特性，蓝光层不会发光或者发光光谱中波长小于500nm的光谱峰值为波长大于500nm的光谱峰值的1/3以下，优选为1/10以下。在一个优选实施方案中，所述黄光层的主体是一种双极性材料，或者所述黄光层是同时包括空穴传输型材料和电子传输型材料的双主体结构。在一个优选实施方案中，所述黄光层的发光材料是单一的黄光染料，或者所述黄光层的发光材料是绿光染料和红光染料的混合。在一个优选实施方案中，若所述蓝光层是偏空穴型材料，则所述蓝光层布置在所述黄光层和所述空穴传输层之间；若所述蓝光层是偏电子型材料，则所述蓝光层布置在所述黄光层和所述电子传输层之间。在一个优选实施方案中，所述黄光层与所述蓝光层之间有一层过渡层，如果所述蓝光层的主体是偏电子型材料，则所述过渡层是偏电子型的材料，如果所述蓝光层的主体是偏空穴型材料，则所述过渡层是偏空穴型的材料。在一个优选实施方案中，所述阴极的透光率在30% -90%，优选为50% -80%。在一个优选实施方案中，所述阴极材料为在全波段范围内消光系数小于4. 5的金属，优选地， 在蓝光波段范围之内消光系数小于2. 75，在绿光波段范围之内消光系数小于3. 5，在红光波段范围之内消光系数小于4. 2。在一个优选实施方案中，所述反射层的材料包括银或其合金、或者铝或其合金。本发明还提供一种制备有机电致发光器件的方法，该有机电致发光器件包括红色亚像素、绿色亚像素和蓝色亚像素，所述方法包括依次制备一个公共的基板、ITO层、空穴传输层、发光层和一个公共的阴极，其中，制备发光层的步骤包括步骤I，在红色、绿色和蓝色三个亚像素中制成相同的蓝光层，以及步骤II，在红色和绿色亚像素中制成相同的黄光层，在红色亚像素和绿色亚像素中的所述黄光层和蓝光层是叠置的。在一个优选实施方案中，本发明的制备有机电致发光器件的方法在制备所述ITO 层和所述空穴传输层的步骤之间包括制备空穴注入层的步骤，在制备所述发光层和所述阴极的步骤之间包括制备电子传输层的步骤。当本发明的有机电致发光器件为底发光器件，则在制备所述公共的基板和所述 ITO层的步骤之间包括步骤制备滤色膜，以及设置覆盖所述滤色膜和所述基板的平坦层。当本发明的有机电致发光器件为顶发光器件，则在制备所述公共的基板和所述 ITO层的步骤之间包括制备反射层的步骤。在一个优选实施方案中，本发明的制备有机电致发光器件的方法包括，这样设置所述红色和绿色亚像素中的叠置的黄光层和蓝光层利用电子传输特征，蓝光层不会发光或者发光光谱中波长小于500nm的光谱峰值为波长大于500nm的光谱峰值的1/3以下，优选为1/10以下。在本发明的制备有机电致发光器件的方法的一个优选实施方案中，所述步骤I是蒸镀方法，所述步骤II是蒸镀方法或转印方法。
下面参考附图对本发明的各种实施方案进行描述，所述实施方案仅仅是对本发明的示例性说明，并不旨在限制本发明的范围。在各个附图中，相同的参考标记表示相同或相似的部件。附图中图1是一种现有技术中的底发光彩色OLED显示屏的像素结构示意图；图2是根据本发明的一个优选实施方案的底发光彩色OLED显示屏的像素结构示意图；图3是图2中所示底发光彩色OLED显示屏的像素结构的发光层的制备方法的示意图；图4是一种现有技术中的顶发光彩色OLED显示屏的像素结构示意图；图5是根据本发明的一个优选实施方案的顶发光彩色OLED显示屏的像素结构示意图；图6是根据本发明的另一个优选实施方案的顶发光彩色OLED显示屏的像素结构示意图；图7是根据本发明的又一个优选实施方案的顶发光彩色OLED显示屏的像素结构示意具体实施例方式就彩色OLED而言，根据出射光的方向可分为底发光器件和顶发光器件。其中，顶发光器件具有开口率大、色域广、效率高的优点，但由于顶发光器件需要多次使用精密蒸镀掩模板，进而引起良率低、生产性不高。根据本发明，对于底发光器件和顶发光器件都可以实现减少使用精密蒸镀掩模板的次数，提高生产率、成品率，并减小制造成本。下面参考附图对各示例性实施方案进行描述，各附图中相同或相似的部件用相同或相似的参考标记表
7J\ ο底发光器件图1是一种现有技术中的底发光彩色OLED显示屏像素结构100的示意图。如图 1所示，该器件结构自下而上分别为-基板101(即玻璃衬底)；-平坦层103(本领域技术人员应理解，平坦层并不是必须的，其仅为该实施方案中的优选结构)；-氧化铟锡(ITO)层1002 ；-有机层(对于红色亚像素标记为104，对于绿色亚像素标记为105，对于蓝色亚像素标记为106)，包括空穴注入层(HIL) 1003、空穴传输层(HTL) 1004、发光层(对于红色亚像
6素为红光层RL，标记为1005，对于绿色亚像素为绿光层GL，标记为1015，对于蓝色亚像素为蓝光层BL，标记为1025)、电子传输层(ETL) 1006 ；以及-阴极102。如图1所示的底发光彩色OLED显示屏100 —般通过以下步骤制备(1)在基板101上制备ITO层1002，刻蚀I TO层1002阳极图形；(2)在ITO层1002上形成红、绿、蓝三个亚像素的有机层104、105和106，包括使用开口掩模板-1进行蒸镀形成HIL层1003，使用开口掩模板-2进行蒸镀形成HTL层1003，分别使用精密蒸镀掩模板-R、精密蒸镀掩模板-G和精密蒸镀掩模板-B，通过三次蒸镀，形成红光层(RL) 1005、绿光层(GL) 1015和蓝光层(BL) 1025 ；(3)使用开口掩模板-3进行蒸镀形成ETL层1006 ；(4)使用开口掩模板-4进行蒸镀形成阴极层102。图2是根据本发明的一个优选实施方案的底发光彩色OLED显示屏像素结构200 的示意图。如图2所示，该器件结构自下而上分别为-基板201(即玻璃衬底)；-滤色膜(对于红色亚像素为RCF,标记为208，对于绿色亚像素为G CF,标记为 218)；-平坦层203，其覆盖基板201和滤色膜208和218；-氧化铟锡(ITO)层2002 ；-有机层(对于红色亚像素标记为204，对于绿色亚像素标记为205，对于蓝色亚像素标记为206)，包括空穴注入层(HIL) 2003、空穴传输层(HTL) 2004、发光层(对于红色亚像素为蓝光层BL2025和黄光层1 2005的叠层，对于绿色亚像素为同样的蓝光层BL 2025和黄光层1 2005的叠层，对于蓝色亚像素为蓝光层BL，标记为202 、电子传输层 (ETL)2006 ；-以及阴极202。图2中的底发光彩色OLED显示屏200与图1中的底发光彩色OLED显示屏100的
主要区别在于(i)器件200在基板201上形成有红、绿亚像素的滤色膜208和218 ；(ii)器件100的红色亚像素的红光层(RL) 1005替换为器件200的蓝光层 (BL) 2025和黄光层(YL) 2005的叠层，绿色亚像素的绿光层(GL) 1015替换为蓝光层 (BL) 2025和黄光层(YL) 2005的叠层；其中，红、绿、蓝三个亚像素的蓝光层(BL) 2025相同并优选通过一次工艺形成，红、绿亚像素的黄光层(YL) 2005相同并优选通过一次工艺(例如，蒸镀、转印等)形成。根据本发明的优选实施方案，为了取得最佳的发光效果，所述红、绿亚像素的叠置的黄光层1和蓝光层BL这样设置利用电荷传输特性(即，利用对于黄光层和蓝光层的材料及其布置方式的选择而实现的电荷传输特性)，使得蓝光层不会发光或发光强度很小 (蓝光发光强度很小的定义是发光光谱中波长小于500nm的光谱峰值为波长大于500nm的光谱峰值的1/3以下，优选为1/10以下)。在一个优选实施方案中，在绿色亚像素的发光器件和红色亚像素的发光器件中，当蓝光主体是偏空穴型材料时，蓝光层BL设置在黄光层YL和空穴传输层HTL之间；当蓝光主体材料是偏电子型材料时，蓝光层BL设置在黄光层1 和电子传输层ETL之间。在本发明中，“偏空穴型材料”是指空穴迁移率显著优于电子迁移率、或空穴注入能力显著优于电子注入能力的材料，即空穴传输层HTL和蓝光层BL的HOMO 能级(最高占有能级)差小于黄光层1与蓝光层BL的LUMO能级(最低未占有能级)差； “偏电子型材料”是指电子迁移率显著优于空穴迁移率、或电子注入能力显著优于空穴注入能力的材料，即电子传输层ETL和蓝光层BL的LUMO能级差小于黄光层1与蓝光层BL的 HOMO能级差。在这种条件下，空间电荷主要在黄光层1复合，因此以黄光层1所发出的光为主，而蓝光层BL不会发光或发光强度很小。在另一优选实施方案中，黄光层YL与蓝光层 BL之间可设有一层过渡层，如果蓝光层BL的主体是偏电子型材料，则过渡层是偏电子型的材料；如果蓝光层BL的主体是偏空穴型材料，则过渡层是偏空穴型的材料。在这种条件下， 同样可以实现蓝光层BL不会发光或发光强度很小。根据本发明的上述实施方案以及下文对发光层的材料选择及结构的描述，本领域普通技术人员容易想到其他实施方案，其利用电荷传输特性实现蓝光层不会发光或发光强度很小。制备如图2所示的底发光彩色OLED显示屏200的步骤类似于图1的底发光彩色 OLED显示屏100，但是发光层的制备方法得到简化。图3是根据本发明的第一个实施方案的器件200的发光层的制备方法的示意图。如图3所示，基板301上装有三个支持柱304 用于分隔出红色R、绿色G、蓝色B三个亚像素，先通过蒸发源303同时利用一个精密掩模板 302将黄光层3005蒸镀在红、绿亚像素上；然后通过一个开口掩模板(open mask)312将蓝光层3025蒸镀在红、绿、蓝三个亚像素上。如上文所述，本领域普通技术人员容易理解，利用不同的电荷传输特性(如上文所述)，也可以实现先蒸镀形成蓝光层BL、再蒸镀形成黄光层YL。与制备图1的器件100的发光层RL、GL、BL分别需要三个不同的精密蒸镀掩模板相比，制备图2的器件200的发光层1需要一个精密蒸镀掩模板且BL仅需要一个开口掩模板。因为精密蒸镀掩模板由开口掩模板替代，所以器件200的制造成本降低；因为由三次蒸镀变为两次蒸镀，所以提高生产率；并且由于制备黄光层YL的精密蒸镀掩模板的镂空面积大于分别制备器件100发光层RL、GL、BL的精密蒸镀掩模板的镂空面积，所以不仅降低了精密掩模板的制作成本，而且降低了对位的困难、提高了成品率。本领域普通技术人员还容易理解，尽管本发明的上述实施方案在基板上制备滤色膜增加了步骤，但与现有技术相比较，本发明仍具有制造成本低、生产率高和成品率高的优点。尽管在本实施方案中，器件200在基板201上形成有红、绿亚像素的滤色膜208和218， 但也可以想到在基板上形成对应于红、绿、蓝三个亚像素的滤色膜。此外，本领域技术人员应该理解，尽管在上文描述的现有技术的底发光器件和本发明的优选实施方案的底发光器件中都包括空穴注入层和电子传输层，但是所述空穴注入层和电子传输层并非是必需的，其仅为实施方案中的优选特征。底发光器件的发光层结构及材料的选择根据本发明，所述绿色亚像素和红色亚像素的器件结构中，黄光层1可以是单层结构，也可以是双层或多层结构。当黄光层YL为单层结构时，黄光层的主体是一种双极性材料，或同时包括空穴传输型材料和电子传输型材料的双主体结构；发光材料可以是一种单一的黄光染料(YD)，也可以是绿光染料和红光染料的混合(GD:RD)；发光峰可以是单峰也可以是绿光区域和红光区域的两个发光峰，且以两个发光峰较优。当黄光层1为双层结构时，分别为红光层RL和绿光层GL，其中靠近蓝光层BL的可以是红光层RL也可以是绿光层GL，以绿光层GL为优，该层的主体材料是与蓝光主体电荷传输性能相似的材料或双极性材料，靠近传输层的以红光为优，该主体材料是与相邻的传输层电荷传输性能相似的材料或双极性材料。黄光层YL所用的染料材料以磷光为优。黄光层YL与蓝光层BL之间可以有一层过渡层，如果蓝光层BL的主体是偏电子型材料，则过渡层是偏电子型的材料；如果蓝光层BL的主体是偏空穴型材料，则过渡层是偏空穴型的材料。在一个优选地实施方案中， 所述过渡层为空穴阻挡层材料HBL (hole block layer)。举例而言，黄光层所用材料和结构可以通过下述表1中的若干种示例性方式实现；本领域技术人员应理解，黄光层YL所用材料和结构的这些实施例仅用于举例说明，并不意在限制本发明的范围。表1黄光层1所用材料和结构的实施例
权利要求
1.一种有机电致发光器件，其包括红色亚像素、绿色亚像素和蓝色亚像素，该器件依次包括一个公共的基板；ITO 层；空穴传输层；发光层；一个公共的阴极；其特征在于，红色、绿色和蓝色三个亚像素的发光层具有相同的蓝光层，红色和绿色亚像素的发光层还具有相同的黄光层；在红色、绿色亚像素中所述蓝光层和所述黄光层是叠置的。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，在所述ITO层和所述空穴传输层之间还设有空穴注入层，在所述发光层和所述阴极之间还设有电子传输层。
3.根据权利要求2所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述有机电致发光器件是底发光器件，其在所述ITO层和所述基板之间设有滤色膜，并且设有覆盖所述滤色膜和所述基板的平坦层。
4.根据权利要求2所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述有机电致发光器件是顶发光器件，其在所述ITO层和所述基板之间设有反射层。
5.根据权利要求4所述的有机电致发光器件，其特征在于，红色、绿色和蓝色三个亚像素的所述空穴注入层包括相同的第一空穴注入层，红色亚像素或绿色亚像素的空穴注入层还包括第二空穴注入层，借助微腔光学调节，通过预先计算适当设定I TO层、第一空穴注入层、第二空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层的厚度，使得红色亚像素的发光器件出射红光、绿色亚像素的发光器件出射绿光并且蓝色亚像素的发光器件出射蓝光。
6.根据权利要求4所述的有机电致发光器件，其特征在于，该有机电致发光器件还包括滤色膜，所述滤色膜优选地制备在所述阴极上方的封装盖上。
7.根据权利要求3或6所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述滤色膜包括红色、 绿色和蓝色，分别与红色、绿色和蓝色三个亚像素相对应；或者，所述滤色膜仅包括红色和绿色，分别与红色和绿色亚像素相对应。
8.根据权利要求2-4中任一项所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述红色和绿色亚像素的叠置的黄光层和蓝光层这样设置利用电荷传输特性，蓝光层不会发光或者发光光谱中波长小于500nm的光谱峰值为波长大于500nm的光谱峰值的1/3以下，优选为 1/10以下。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述黄光层的主体是一种双极性材料，或者所述黄光层是同时包括空穴传输型材料和电子传输型材料的双主体结构；和/或所述黄光层的发光材料是单一的黄光染料，或者所述黄光层的发光材料是绿光染料和红光染料的混合。
10.根据权利要求8所述的有机电致发光器件，其特征在于，若所述蓝光层是偏空穴型材料，则所述蓝光层布置在所述黄光层和所述空穴传输层之间；若所述蓝光层是偏电子型材料，则所述蓝光层布置在所述黄光层和所述电子传输层之间。
11.根据权利要求8所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述黄光层与所述蓝光层之间有一层过渡层，如果所述蓝光层的主体是偏电子型材料，则所述过渡层是偏电子型的材料，如果所述蓝光层的主体是偏空穴型材料，则所述过渡层是偏空穴型的材料。
12.根据权利要求4所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述阴极的透光率在 30% -90%，优选为 50% -80% ；和 / 或所述阴极材料为在全波段范围内消光系数小于4. 5的金属，优选地，在蓝光波段范围之内消光系数小于2. 75，在绿光波段范围之内消光系数小于3. 5，在红光波段范围之内消光系数小于4. 2。
13.根据权利要求4所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述反射层的材料包括银或其合金、或者铝或其合金。
14.一种制备有机电致发光器件的方法，该有机电致发光器件包括红色亚像素、绿色亚像素和蓝色亚像素，所述方法包括依次制备一个公共的基板、ITO层、空穴传输层、发光层和一个公共的阴极，其特征在于，制备发光层的步骤包括步骤I，在红色、绿色和蓝色三个亚像素中制成相同的蓝光层，以及步骤II，在红色和绿色亚像素中制成相同的黄光层，在红色亚像素和绿色亚像素中的所述黄光层和蓝光层是叠置的。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在制备所述ITO层和所述空穴传输层的步骤之间包括制备空穴注入层的步骤，在制备所述发光层和所述阴极的步骤之间包括制备电子传输层的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该有机电致发光器件为底发光器件，则在制备所述公共的基板和所述ITO层的步骤之间包括步骤制备滤色膜，以及设置覆盖所述滤色膜和所述基板的平坦层。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该有机电致发光器件为顶发光器件，则在制备所述公共的基板和所述ITO层的步骤之间包括制备反射层的步骤。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其特征在于，这样设置所述红色和绿色亚像素中的叠置的黄光层和蓝光层利用电子传输特征，蓝光层不会发光或者发光光谱中波长小于500nm的光谱峰值为波长大于500nm的光谱峰值的1/3以下，优选为1/10以下。
19.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤I是蒸镀方法，和/或所述步骤II是蒸镀方法或转印方法。
全文摘要
本发明提供一种有机电致发光器件，其包括红色亚像素、绿色亚像素和蓝色亚像素，该器件依次包括一个公共的基板；ITO层；空穴传输层；发光层；一个公共的阴极；其中，红色、绿色和蓝色三个亚像素的发光层具有相同的蓝光层，红色和绿色亚像素的发光层还具有相同的黄光层；在红色、绿色亚像素中所述蓝光层和所述黄光层是叠置的。此外，本发明还提供一种制备有机电致发光器件的方法。
文档编号H01L51/56GK102184937SQ20111011963
公开日2011年9月14日 申请日期2011年5月3日 优先权日2011年5月3日
发明者刘嵩, 李艳蕊, 邱勇 申请人:北京维信诺科技有限公司, 昆山维信诺显示技术有限公司, 清华大学