白光有机电致发光器件及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种白光有机电致发光器件及其制备方法。上述白光有机电致发光器件包括阳极层、阴极层以及位于阳极层和阴极层之间的有机功能层，有机功能层包括发光层，发光层包括红绿发光层；红绿发光层包括主体材料、以及掺杂于主体材料中的红光染料和绿光染料；红光染料的掺杂浓度沿阳极层向阴极层的方向减小，且绿光染料的掺杂浓度沿阳极层向阴极层的方向不变。上述白光有机电致发光器件中，红光染料和绿光染料均可位于其各自的最佳光取出的位置，从而增加了白光有机电致发光器件的出光效率，同时延长了白光有机电致发光器件的使用寿命。此外，本发明还涉及上述白光有机电致发光器件的制备方法。
【专利说明】
白光有机电致发光器件及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及有机电致发光器件技术领域，特别是涉及一种白光有机电致发光器件及其制备方法。【背景技术】
[0002]有机电致发光是指有机发光材料在电流或者电场的激发作用下发光的现象。有机电致发光器件(0LED，0rganic Light-Emitting D1de)具有主动发光、发光效率高、反应时间快(lys量级)、工作电压低(3v?10v)、广视角(>175°以上)、面板厚度薄(<lmm)、功耗低、工作温度范围广(-40°C?+85°C)以及可以实现柔性显示等诸多优点，因此引起了广泛的关注。
[0003]白光有机电致发光器件(TOLED，White Organic Light-Emitting D1de)是0LED 的重要分支，在平板显示与照明应用具有巨大的潜力，近10余年来一直是人们研究的热点。 其中，红绿光染料共掺杂是W0LED中常用的一种技术，然而，由于两种光的中心波长有较大差距，传统的通过红绿光染料共掺杂的方法只能使一种光位于最佳光取出的位置，而此时另一种光就偏离了最佳光取出位置，导致W0LED的出光效率不高。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对传统的白光有机电致发光器件的出光效率不高的问题，提供一种能够提高出光效率的白光有机电致发光器件。
[0005]—种白光有机电致发光器件，包括阳极层、阴极层以及位于所述阳极层和所述阴极层之间的有机功能层，
[0006]所述有机功能层包括发光层，所述发光层包括红绿发光层；
[0007]所述红绿发光层包括主体材料、以及掺杂于所述主体材料中的红光染料和绿光染料；
[0008]所述红光染料的掺杂浓度沿所述阳极层向所述阴极层的方向减小，且所述绿光染料的掺杂浓度沿所述阳极层向所述阴极层的方向不变。
[0009]上述白光有机电致发光器件中，由于红光染料的掺杂浓度沿阳极层向阴极层的方向减小，且绿光染料的掺杂浓度沿阳极层向阴极层的方向不变，那么，红光染料和绿光染料均可位于其各自的最佳光取出的位置，从而增加了白光有机电致发光器件的出光效率，同时延长了白光有机电致发光器件的使用寿命。
[0010]在其中一个实施例中，所述红光染料的掺杂浓度为0.lwt%?3wt%。[〇〇11] 在其中一个实施例中，所述绿光染料的掺杂浓度为5wt %?20wt %。
[0012]在其中一个实施例中，所述红光染料的掺杂浓度沿所述阳极层向所述阴极层的方向先保持不变、之后单调递减、最后保持不变。
[0013]在其中一个实施例中，所述红光染料的掺杂浓度沿所述阳极层向所述阴极层的方向单调递减。
[0014]此外，还提供一种白光有机电致发光器件的制备方法，包括形成层叠的阳极层、有机功能层和阴极层的步骤，所述有机功能层包括发光层，所述发光层包括红绿发光层，所述红绿发光层包括主体材料、以及掺杂于所述主体材料中的红光染料和绿光染料，形成红绿发光层的步骤为:
[0015]同时蒸镀所述主体材料、所述红光染料和所述绿光染料，蒸镀速率如下:
[0016]所述主体材料和所述绿光染料的蒸镀速率保持不变；
[0017]所述红光染料由第一蒸镀速率减小至第二蒸镀速率。
[0018]上述白光有机电致发光器件的制备方法中，由于红光染料由第一蒸镀速率减小至第二蒸镀速率，得到的发光层中红光染料的掺杂浓度沿阳极层向阴极层的方向减小，且绿光染料的掺杂浓度沿阳极层向阴极层的方向不变，那么，红光染料和绿光染料均可位于其各自的最佳光取出的位置，从而增加了白光有机电致发光器件的出光效率，同时延长了白光有机电致发光器件的使用寿命。
[0019]在其中一个实施例中，形成红绿发光层的步骤为:
[0020]同时蒸镀所述主体材料、所述红光染料和所述绿光染料，蒸镀时间为120s?720s，蒸镀速率如下:
[0021 ] 所述主体材料和所述绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.04nm/s?0.24nm/s和6 X10—3nm/ s?3.6 X 10—2nm/ s ；
[0022]所述红光染料的第一蒸镀速率保持为3X 10—4nm/s?2 X 10—3nm/s，蒸镀时间为40s?240s;之后所述由第一蒸镀速率单调递减至第二蒸镀速率，所述第二蒸镀速率为5 X 10—5nm/s?6 X 10—4nm/s，蒸镀时间为40s?240s;最后保持所述第二蒸镀速率，蒸镀时间为40s?240s。
[0023]在其中一个实施例中，形成红绿发光层的步骤为:
[0024]同时蒸镀所述主体材料、所述红光染料和所述绿光染料，蒸镀时间为300s，蒸镀速率如下:
[0025]所述主体材料和所述绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.lnm/s和1.5 X 10—2nm/s;
[0026]所述红光染料的第一蒸镀速率保持为8X10—4nm/s，蒸镀时间为100s;之后由所述第一蒸镀速率单调递减至第二蒸镀速率，所述第二蒸镀速率为2X10—4nm/s，蒸镀时间为10s;最后保持所述第二蒸镀速率，蒸镀时间为10s。
[0027]在其中一个实施例中，形成红绿发光层的步骤为:
[0028]同时蒸镀所述主体材料、所述红光染料和所述绿光染料，蒸镀时间为120s?720s，蒸镀速率如下:
[0029]所述主体材料和所述绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.04nm/s?0.24nm/s和6 X10—3nm/ s?3.6 X 10—2nm/ s ；
[0030]所述红光染料由所述第一蒸镀速率单调递减至所述第二蒸镀速率，所述第一蒸镀速率为3 X 10—4nm/s?2 X 10—3nm/s，所述第二蒸链速率为5 X 10—5nm/s?6 X 10—4nm/s。
[0031]在其中一个实施例中，形成红绿发光层的步骤为:
[0032]同时蒸镀所述主体材料、所述红光染料和所述绿光染料，蒸镀时间为300s，蒸镀速率如下:
[0033]所述主体材料和所述绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.lnm/s和1.5 X 10—2nm/s;
[0034]所述红光染料由所述第一蒸镀速率单调递减至所述第二蒸镀速率，所述第一蒸镀速率为8 X 10_4nm/s，所述第二蒸镀速率为2 X 10_4nm/s。【附图说明】
[0035]图1为一实施方式的白光有机电致发光器件的结构不意图；
[0036]图2为一实施方式的白光有机电致发光器件的制备方法的流程图；
[0037]图3为实施例1的白光有机电致发光器件的制备过程中时间-蒸镀速率曲线；
[0038]图4为实施例2的白光有机电致发光器件的制备过程中时间-蒸镀速率曲线。【具体实施方式】
[0039]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0040]请参见图1，一实施方式的白光有机电致发光器件100包括依次层叠的衬底110、阳极层120、有机功能层130和阴极层140。其中，阳极层120和阴极层140的位置可以互换。有机功能层130包括空穴传输层131(HTL)、发光层132和电子传输层133(ETL)。白光有机电致发光器件100在外加电源200的驱动下发光。
[0041]本发明的白光有机电致发光器件100中衬底110为玻璃或者柔性基片或者金属薄片，其中柔性基片是超薄的固态薄片、聚酯类或者聚肽亚胺类化合物中的一种材料。
[0042]本发明的白光有机电致发光器件100中阳极层120通常采用无机金属氧化物(如 IT0、Zn0等)、有机导电聚合物(如PED0T:PSS，PANI等)或者高功函数金属材料(如金、铜、银、 钼等)。
[0043]本发明的白光有机电致发光器件100中空穴传输层131为芳香族二胺类化合物或者芳香族三胺类化合物，如NPB、TPD、a-NPD、TAPC等材料中的一种。
[0044]本发明的白光有机电致发光器件100中发光层132包括蓝光发光层1321 (B-EML)、 电荷产生层1322(CGL)和红绿发光层1323(R/G-EML)。
[0045]其中，红绿发光层1323包括主体材料、以及掺杂于主体材料中的红光染料和绿光染料。主体材料具有较高的三线态能级，能有效地将能量传递给掺杂材料，使掺杂材料发光。主体材料一般使用咔唑类化合物(如CBP、⑶BP、TCTA、mCP)的一种材料。掺杂材料包括红光染料和绿光染料。红光染料选自以重金属铱(Ir)为中心原子的磷光材料，如Ir(piq)2 (acac)、Ir(m_piq)2(acac)、Ir(DPQ)2(acac)等。绿光染料选自以重金属(Ir)为中心原子的磷光材料，如11'(??}〇3、11'(卩13；〇2(&。&。)、11'(1113；〇2(&。&。)、11'(卩5^；〇2(&。&。)等。
[0046]本发明的白光有机电致发光器件100的红绿发光层1323中红光染料的掺杂浓度沿阳极层120向阴极层140的方向减小，且绿光染料的掺杂浓度沿阳极层120向阴极层140的方向不变。其中，红光染料的掺杂浓度指的是红光染料相对于主体材料的掺杂浓度，绿光染料的掺杂浓度指的是绿光染料相对于主体材料的掺杂浓度。在一个较优的实施例中，红光染料的掺杂浓度为〇.lwt%?3wt%。绿光染料的掺杂浓度为5wt%?20wt%。当然，红光染料和绿光染料的掺杂浓度不限于此。
[0047]在一个较优的实施例中，红光染料的掺杂浓度沿阳极层向阴极层的方向先保持不变、之后单调递减、最后保持不变。在另一个较优的实施例中，红光染料的掺杂浓度沿阳极层向阴极层的方向单调递减。这两种实施方式都能够使红光染料和绿光染料均位于其各自的最佳光取出的位置，从而增加了白光有机电致发光器件的出光效率，同时延长了白光有机电致发光器件的使用寿命。
[0048]本发明的白光有机电致发光器件100中电子传输层133为金属有机配合物(如Alq3、BAlq)、砒啶类(如3TPYMB)、邻菲咯啉类(如BCP、BPhen)、噁二唑类(如roD、0XD_7)或咪唑类(如TPBI)化合物材料中的一种材料。
[0049]本发明的白光有机电致发光器件100中阴极层140可以是锂、镁、钙、锶、铝、铟等功函数较低的金属薄膜或者它们与铜、金、银的合金薄膜。本发明优选为依次的Mg: Ag合金层、Ag层或者依次的LiF层、Al层。
[0050]此外，本发明的白光有机电致发光器件100还可以包括设置于衬底110和阳极层120之间的缓冲层(未图示)。缓冲层用以促进基板的水平度并防止杂质的侵入。缓冲层可以使用SiNx和/或S1x通过诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术、常压CVD(APCVD)技术和低压CVD(LPCVD)技术之类的各种沉积技术来沉积缓冲层110。此外，还可以在阳极层120与空穴传输层131之间设置阳极缓冲层(未图示)，一般采用酞菁类、聚丙烯酸酯类、聚酰亚胺类、含氟聚合物、无机氟化盐、无机氧化物或者金刚石中的一种材料，如CuPc等。
[0051]请参见图2，一实施方式的白光有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤:
[0052]S100、在衬底110上形成阳极层120。
[0053]可以采用诸如湿法刻蚀的方法在衬底110上形成阳极层120。
[0054]S200、在阳极层120上形成有机功能层130，有机功能层130包括发光层132，发光层132包括红绿发光层1323，红绿发光层1323包括主体材料、以及掺杂于主体材料中的红光染料和绿光染料，形成红绿发光层1323的步骤为:
[0055]同时蒸镀主体材料、红光染料和绿光染料，蒸镀速率如下:
[0056]主体材料和绿光染料的蒸镀速率保持不变；
[0057]红光染料由第一蒸镀速率减小至第二蒸镀速率。
[0058]可以采用三源蒸镀的方法进行梯度掺杂，分别将主体材料、红光染料和绿光染料置于不同的蒸发源中，通过控制三个蒸发源的蒸镀速率，来使主体材料和绿光染料的蒸镀速率保持不变，同时使红光染料由第一蒸镀速率减小至第二蒸镀速率。
[0059]需要说明的是，第一蒸镀速率可以直接单调递减至第二蒸镀速率；亦可先将第一蒸镀速率保持一段时间之后再单调递减至第二蒸镀速率，最后继续将第二蒸镀速率保持一段时间，完成整个蒸镀过程;还可以由第一蒸镀速率单调递减至第一蒸镀速率与第二蒸镀速率之间的某一数值，之后再重复若干次上述过程，直至减小至第二蒸镀速率，完成整个蒸镀过程。
[0060]在一个较优的实施例中，形成红绿发光层1323的步骤为:
[0061]同时蒸镀主体材料、红光染料和绿光染料，蒸镀时间为120s?720s，蒸镀速率如下:
[0062]主体材料和绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.04nm/s?0.24nm/s和6 X 10—3nm/s?3.6 X 10—2nm/ s ；
[0063] 红光染料的第一蒸镀速率保持为3X10-4nm/s?2X10-3nm/s，蒸镀时间为40s? 240s;之后由第一蒸镀速率单调递减至第二蒸镀速率，第二蒸镀速率为5 Xl(T5nm/S?6 X 10—4nm/s，蒸镀时间为40s?240s;最后保持第二蒸镀速率，蒸镀时间为40s?240s。[〇〇64]通过本实施例制备得到的红绿发光层1323中，红光染料的掺杂浓度沿阳极层120 向阴极层140的方向先保持不变、之后单调递减、最后保持不变。
[0065]在另一个较优的实施例中，形成红绿发光层1323的步骤为:[〇〇66]同时蒸镀主体材料、红光染料和绿光染料，蒸镀时间为120s?720s，蒸镀速率如下:[〇〇67] 主体材料和绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.04nm/s?0.24nm/s和6 X l(T3nm/s ?3 ? 6 X 10—2nm/s;
[0068]红光染料由第一蒸镀速率单调递减至第二蒸镀速率，第一蒸镀速率为3X l(T4nm/S ?2 X 10—3nm/s，第二蒸链速率为5 X 10—5nm/s ?6 X 10—4nm/s。[〇〇69]通过本实施例制备得到的红绿发光层1323中，红光染料的掺杂浓度沿阳极层120 向阴极层140的方向单调递减。
[0070]S300、在有机功能层130上形成阴极层140,得到白光有机电致发光器件100。
[0071]可以采用蒸镀的方法在有机功能层130上形成阴极层140。
[0072]上述白光有机电致发光器件的制备方法中，由于红光染料由第一蒸镀速率减小至第二蒸镀速率，得到的发光层中红光染料的掺杂浓度沿阳极层向阴极层的方向减小，且绿光染料的掺杂浓度沿阳极层向阴极层的方向不变，那么，红光染料和绿光染料均可位于其各自的最佳光取出的位置，从而增加了白光有机电致发光器件的出光效率，同时延长了白光有机电致发光器件的使用寿命。
[0073]下面结合具体实施例和附图对本发明的白光有机电致发光器件进行进一步的说明。
[0074]实施例1
[0075]请参见图3,形成本实施例的红绿发光层的步骤为:[〇〇76]同时蒸镀主体材料、红光染料和绿光染料，蒸镀时间为300s，蒸镀速率如下:[〇〇77]主体材料和绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.lnm/s和1.5 X l(T2nm/S。[〇〇78]红光染料的第一蒸镀速率保持为8Xl(T4nm/S，蒸镀时间为100s;之后由第一蒸镀速率单调递减至第二蒸镀速率，第二蒸镀速率为2 X l(T4nm/S，蒸镀时间为100s;最后保持第二蒸镀速率，蒸镀时间为100s。
[0079]通过本实施例的制备方法得到的白光有机电致发光器件的出光效率(外量子效率)可提尚约2 %。
[0080]实施例2
[0081]请参见图4,形成本实施例的红绿发光层的步骤为:[〇〇82]同时蒸镀主体材料、红光染料和绿光染料，蒸镀时间为300s，蒸镀速率如下:[〇〇83]主体材料和绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.lnm/s和1.5 X l(T2nm/S。
[0084]红光染料由第一蒸镀速率单调递减至第二蒸镀速率，第一蒸镀速率为8 X l(T4nm/ s，第二蒸镀速率为2 X l(T4nm/S。
[0085]通过本实施例的制备方法得到的白光有机电致发光器件的出光效率(外量子效率)可提尚约3 %。
[0086]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0087]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种白光有机电致发光器件，包括阳极层、阴极层以及位于所述阳极层和所述阴极 层之间的有机功能层，其特征在于，所述有机功能层包括发光层，所述发光层包括红绿发光层；所述红绿发光层包括主体材料、以及掺杂于所述主体材料中的红光染料和绿光染料；所述红光染料的掺杂浓度沿所述阳极层向所述阴极层的方向减小，且所述绿光染料的 掺杂浓度沿所述阳极层向所述阴极层的方向不变。2.根据权利要求1所述的白光有机电致发光器件，其特征在于，所述红光染料的掺杂浓 度为0 ? lwt% ?3wt%。3.根据权利要求1所述的白光有机电致发光器件，其特征在于，所述绿光染料的掺杂浓 度为5wt % ?20wt %。4.根据权利要求1所述的白光有机电致发光器件，其特征在于，所述红光染料的掺杂浓 度沿所述阳极层向所述阴极层的方向先保持不变、之后单调递减、最后保持不变。5.根据权利要求1所述的白光有机电致发光器件，其特征在于，所述红光染料的掺杂浓 度沿所述阳极层向所述阴极层的方向单调递减。6.—种白光有机电致发光器件的制备方法，包括形成层叠的阳极层、有机功能层和阴 极层的步骤，所述有机功能层包括发光层，所述发光层包括红绿发光层，其特征在于，所述 红绿发光层包括主体材料、以及掺杂于所述主体材料中的红光染料和绿光染料，形成红绿 发光层的步骤为:同时蒸镀所述主体材料、所述红光染料和所述绿光染料，蒸镀速率如下:所述主体材料和所述绿光染料的蒸镀速率保持不变；所述红光染料由第一蒸镀速率减小至第二蒸镀速率。7.根据权利要求6所述的白光有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，形成红绿发 光层的步骤为:同时蒸镀所述主体材料、所述红光染料和所述绿光染料，蒸镀时间为120 s?720 s，蒸镀 速率如下:所述主体材料和所述绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.04nm/s?0.24nm/s和6 X 1(T 3nm/s ?3 ? 6 X 10—2nm/s;所述红光染料的第一蒸镀速率保持为3 X l(T4nm/S?2 X UTWs，蒸镀时间为40s? 240s;之后所述由第一蒸镀速率单调递减至第二蒸镀速率，所述第二蒸镀速率为5 Xl(T5nm/ s?6 X l(T4nm/s，蒸镀时间为40s?240s ;最后保持所述第二蒸镀速率，蒸镀时间为40s? 240s 〇8.根据权利要求7所述的白光有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，形成红绿发 光层的步骤为:同时蒸镀所述主体材料、所述红光染料和所述绿光染料，蒸镀时间为300 s，蒸镀速率如 下:所述主体材料和所述绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.lnm/s和1.5 X l(T2nm/S;所述红光染料的第一蒸镀速率保持为8 X l(T4nm/S，蒸镀时间为100s;之后由所述第一 蒸镀速率单调递减至第二蒸镀速率，所述第二蒸镀速率为2 X l(T4nm/S，蒸镀时间为100s;最 后保持所述第二蒸镀速率，蒸镀时间为100s。9.根据权利要求6所述的白光有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，形成红绿发光层的步骤为: 同时蒸镀所述主体材料、所述红光染料和所述绿光染料，蒸镀时间为120 s?720 s，蒸镀速率如下: 所述主体材料和所述绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.04nm/s?0.24nm/s和6 X 10—3nm/ s ?3.6 X 10—2nm/s ； 所述红光染料由所述第一蒸镀速率单调递减至所述第二蒸镀速率，所述第一蒸镀速率为3 X 10—4nm/s?2 X 10—3nm/s，所述第二蒸链速率为5 X 10—5nm/s?6 X 10—4nm/s。10.根据权利要求9所述的白光有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，形成红绿发光层的步骤为: 同时蒸镀所述主体材料、所述红光染料和所述绿光染料，蒸镀时间为300 s，蒸镀速率如下: 所述主体材料和所述绿光染料的蒸镀速率分别保持为0.lnm/s和1.5 X 10—2nm/s; 所述红光染料由所述第一蒸镀速率单调递减至所述第二蒸镀速率，所述第一蒸镀速率为8 X 10—4nm/s，所述第二蒸镀速率为2 X 10—4nm/s。
【文档编号】H01L51/54GK106098958SQ201610735734
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月26日
【发明人】李梦真, 刘嵩, 高松, 刘艳玲, 赵菲
【申请人】昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司