CN100386903C

CN100386903C - 白色有机电致发光器件及制备方法

Info

Publication number: CN100386903C
Application number: CNB2004100108188A
Authority: CN
Inventors: 马东阁; 郭法文; 周全国
Original assignee: Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Current assignee: Changchun Applied Chemical Science And Technology General Corp Of Chinese Academy Of Sciences
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2008-05-07
Anticipated expiration: 2024-04-23
Also published as: CN1571601A

Abstract

本发明属于有机白色电致发光器件的制备方法，把发红光的染料和/或发绿光的染料或蓝光染料以1%的浓度同时掺杂到空穴传输材料或分别掺杂到空穴传输材料和电子传输材料中，制备成结构为铟锡氧化物/NPB/DCJTB:C545T:NPB(或DCJTB:NPB)/NPB(或TPB:NPB)/DNA/BCP/Alq₃(或C545T:Alq₃)/LiF/金属电极的电致发光器件，制备的器件用直流电压驱动，得到色坐标为0.329，0.332的白光，最大电致发光效率为12.4cd/A，最大发光亮度为13550cd/m²。

Description

白色有机电致发光器件及制备方法

技术领域

本发明涉及一种白色有机电致发光器件的制备方法。

背景技术

近年来，有机电致发光显示已经被视为平板显示器产业中最热门的新兴显示技术而得到了广泛的研究。对于有机发光显示应用来说，彩色显示是人们追求的最终目标，用工艺简单的白光加彩色滤光片形成红绿蓝三基色像素是目前实现有机彩色显示的一种重要方法。除了用来做彩色显示，这种超薄的白光有机发光器件也是液晶背景和未来照明的理想光源。然而，有机发光显示器件的效率和亮度及其光谱稳定性还远没有满足应用的要求。因此，如何从材料和器件结构设计入手来解决上述问题是该领域研究的重点。

目前，不同的方法已经被用来制备白光有机发光显示器件，如三基色混合掺杂、多层结构、激基复合物(excimer)、旋涂单层等，材料分有机小分子、聚合物和电磷光有机分子等体系。如1995年J.Kido等人在Science发表了用荧光有机小分子材料制成的多层白光有机发光器件，最大亮度超过了2000cd/m²，功率效率0.5Lm/W，工作电压在15伏至16伏，这是早期报道的多层白光有机发光器件的结果。

1999年，R.S.Forrest研究组用荧光有机小分子材料研制出了高亮度多层白光有机发光器件，通过控制界面层厚度和染料的掺杂浓度得到了很好的白色发光，最大亮度达到了13500cd/m²。该器件发射光谱并不随驱动电流有明显变化，在宽的驱动电流范围内仍发射很好的白光，色度坐标为0.33，0.33，接近理想的白光，然而，该器件的最大电致发光量子效率只有0.5％，功率效率只有0.3Lm/W。

2002年J.Shinar研究组用荧光有机小分子制备的白色有机发光器件，最大亮度超过了50000cd/m²，最大功率效率4.1Lm/W，最大量子效率达到了3％，然而发现，该器件的光谱随电压明显变化。2002年Y.Wang等人进一步提高了用荧光有机分子制成的白光有机发光器件的效率，采用结构简单的双层器件，最大电致发光效率达到了6.5cd/A(3.6Lm/W)，该器件通过有机层之间形成的激态基级复合物实现白光发射，但是这种白光器件通常不具有良好的光谱稳定性。白光有机发光器件的电致发光效率可以用电磷光有机分子材料得到更进一步的改善，如2002年，R.S.Forrest研究组用铱电磷光材料，采用多层结构，通过有效地控制激子扩散实现了高效率、高亮度白光器件，该器件最大亮度31000cd/m²，最大效率11cd/A(6.4Lm/W)。但是同样存在光谱稳定性差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种白色有机电致发光器件；

本发明的另一目的是提供一种白色有机电致发光器件的制备方法。

本发明采用染料掺杂的方法，通过多层结构对载流子的注入和传输以及激子复合区的调控实现白色有机电致发光器件。

本发明使用的空穴传输材料是N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺(NPB)，其分子结构如下：

本发明使用的电子传输材料是8-羟基喹啉铝(Alq₃)，其分子结构如下：

本发明使用的空穴阻挡/电子传输材料是2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-邻菲咯啉(BCP)，其分子结构如下：

本发明使用的荧光有机分子材料及其结构分别如下：

2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基)-2，3，6，7-四氢-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基]-乙烯基}-吡喃-4-内鎓盐烯}-丙二腈(DCJTB)

10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-(1)-苯并呲喃酮基-(6，7，8-ij)喹嗪-11-酮(C545T)

9，10-二萘基-蒽(DAN)

1，1，4，4-四苯基丁二烯(TPB)

制备过程：

在经过充分清洗的铟锡氧化物玻璃基片上，在10^-4帕的压力下进行蒸镀。第一层，以2～3

/s的速度蒸镀厚度为20～30nm的N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺；第二层，以2～3

/s的速度蒸镀厚度为5～10nm的N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺掺杂质量比为0.8～1.5％的2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基)-2，3，6，7-四氢-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基]-乙烯基}-吡喃-4-内鎓盐烯}-丙二腈或/和质量比为0.8～1.5％的10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-(1)-苯并呲喃酮基-(6，7，8-ij)喹嗪-11-酮；第三层，以2～3

/s的速度蒸镀厚度为4～10nm的N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺或掺杂质量比为0.8～1.5％的1，1，4，4-四苯基丁二烯；第四层，以2～3

/s的速度蒸镀厚度为0～10nm的9，10-二萘基-蒽；第五层，以2～3

/s的速度蒸镀厚度为1～10nm的2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-邻菲洛林；第六层，以2～3

/s的速度蒸镀厚度为20～30nm的8-羟基喹啉铝或掺杂质量比为0.8～1.5％的10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-(1)-苯并呲喃酮基-(6，7，8-ij)喹嗪-11-酮；第七层，以0.5～1

/s的速度蒸镀厚度为0.5～1.5nm的氟化锂；第八层，以5～10

/s的速度蒸镀厚度为80～100nm的铝。制备成结构为铟锡氧化物/N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺/荧光染料：N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺/N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺/9，10-二萘基-蒽/2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-邻菲咯啉/8-羟基喹啉铝/氟化锂界面层/铝金属电极的电致发光器件。所得器件用直流电压驱动，可得到色纯度较好的白光。

附图说明

附图1是白色有机电致发光器件的结构示意图

1)涂在玻璃衬底上的铟锡氧化物导电阳极；

2)空穴传输层：N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺；

3)荧光染料：主体有机材料掺杂层；

4)蓝光发光层：9，10-二萘基-蒽或/和N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺；

5)空穴阻挡层：2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-邻菲洛林；

6)电子传输层：8-羟基喹啉铝或电子传输层掺杂荧光染料；

7)界面层：氟化锂；

8)金属阴极：铝；

本发明中的荧光染料为2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基)-2，3，6，7-四氢-1H，5H-吡啶并[3，2，1-i j]喹啉-9-基]-乙烯基}-吡喃-4-内鎓盐烯}-丙二腈、10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-(1)-苯并呲喃酮基-(6，7，8-ij)喹嗪-11-酮、9，10-二萘基-蒽、1，1，4，4-四苯基丁二烯。

图2是电致发光器件的电流-亮度-电压特性曲线，从图中可以看出，发光亮度随着电压的升高而升高，器件的启亮电压为5.9伏，在电压为25.5伏，电流为0.043安培时器件获得最大亮度13500cd/m²。

图3是电致发光器件的发光效率-电流特性曲线，器件的发光效率随电流的增加而降低，最大电流效率为12.3cd/A。

图4是器件的电致发光光谱，由此光谱计算得到的色坐标为：0.329，0.332，非常接近理想的白光0.33，0.33。

图5是器件在不同电压下的电致发光光谱，由图可见，在一个较大的电压范围内，发光光谱具有较好的稳定性。

本发明的优点是制备的有机白色电致发光器件具有高效率、高亮度、色稳定性好的特点。

所制得的白色电致发光器件，根据不同的材料体系，最好的色度坐标为0.329，0.332，非常接近理想的白光0.33，0.33，最差的色度坐标为0.355，0.380，均很好的位于白光区，电流效率达到3.15～12.3cd/A，功率效率达到2.3～6.8lm/w，发光亮度达到3669～13500cd/m²，电致发光效率和发光亮度从附图2、3得到认证。色稳定性从附图5得到认证。

具体实施方式

实施例1：

用DCJTB掺杂到NPB中作为发光层制备成结构为ITO/NPB/DCJTB:NPB/NPB/BCP/Alq₃/LiF/Al的电致发光器件，在真空度10^-4帕的压力下蒸镀有机和金属电极层，有机层的蒸镀速率控制在2/s，LiF的蒸发速率控制0.5

/s，金属的蒸镀速率控制在5

/s，掺杂浓度控制在1％，其中，NPB层厚度为30～35nm，DCJTB:NPB层为3～5nm，NPB层为8～10nm，BCP层为9～10nm，Alq₃层为25～30nm，LiF层为0.8～1.5nm，Al层为80～100nm，所得器件用直流电压驱动，可得到白色发光，最大电流效率为3.15cd/A，最大亮度3669cd/m²。

实施例2：

用DCJTB和TPB分别掺杂到NPB中作发光层制备成结构为ITO/NPB/DCJTB:NPB/TPB:NPB/BCP/Alq₃/LiF/Al的电致发光器件，在真空度10^-4帕的压力下蒸镀有机和金属电极层，有机层的蒸镀速率控制在2

/s，LiF的蒸镀速率控制0.5

/s，金属的蒸镀速率控制在5

/s，掺杂浓度均控制在1％，其中，NPB层厚度为25～30nm，DCJTB:NPB层为8～10nm，TPB:NPB层为9～10nm，BCP层为8～10nm，Alq₃层为25～30nm，LiF层为0.8～1.5nm，Al层为80～100nm，所得器件用直流电压驱动，可得到白色发光，最大电流效率为4.33cd/A，最大亮度6183cd/m²。

实施例3：

用DCJTB掺杂到NPB中作发光层制备成结构为ITO/NPB/DCJTB:NPB/NPB/DNA/BCP/Alq₃/LiF/Al的电致发光器件，在真空度10^-4帕的压力下蒸镀有机和金属电极层，有机层的蒸镀速率控制在2/s，LiF的蒸发速率控制0.5/s，金属的蒸镀速率控制在5/s，掺杂浓度控制在1％，其中，NPB层厚度为25～30nm，DCJTB:NPB层为8～10nm，NPB层为4～6nm，DNA层为4～5nm，BCP层为9～10nm，Alq₃层为25～30nm，LiF层为0.8～1.5nm，Al层为80～100nm，所得器件用直流电压驱动，可得到白色发光，最大效率为10.3cd/A，最大亮度10800cd/m²。

实施例4：

用DCJTB和C545T分别掺杂到NPB和Alq₃中作发光层制备成结构为ITO/NPB/DCJTB:NPB/NPB/DNA/BCP/C545T:Alq₃/Alq₃/LiF/Al的电致发光器件，在真空度10^-4帕的压力下蒸镀有机和金属电极层，有机层的蒸镀速率控制在1～3

/s，LiF的蒸发速率控制0.5～1

/s，金属的蒸镀速率控制在5～10

/s，掺杂浓度控制在0.8～1.5％，其中，NPB层厚度为20～25nm，DCJTB:NPB层为5～9nm，NPB层为4～6nm，DNA层为8～12nm，BCP层为0.5～2nm，C545T:Alq₃层为8～12nm，Alq₃层为25～35nm，LiF层为0.8～1.5nm，Al层为80～100nm，所得器件用直流电压驱动，可得到白色发光，最大效率为12.4cd/A，最大亮度为12200cd/m²。

实施例5：

用DCJTB和C545T同时掺杂到NPB中作发光层制备成结构为ITO/NPB/DCJTB:C545T:NPB/NPB/DNA/BCP/Alq₃/LiF/Al的电致发光器件，在真空度10^-4帕的压力下蒸镀有机和金属电极层，有机层的蒸镀速率控制在2

/s，LiF的蒸发速率控制0.5/s，金属铝的蒸镀速率控制在5

/s，掺杂浓度控制在1％∶1％∶1，其中，NPB层厚度为25～30nm，DCJTB:C545T:NPB层为8～10nm，NPB层为3～4nm，DNA层为6～8nm，BCP层为7～9nm，Alq₃层为25～30nm，LiF层为0.8～1.5nm，Al层为80～100nm，所得器件用直流电压驱动，可得到白色发光，最大电流效率为12.3cd/A，最大亮度13550cd/m²。

Claims

1.一种白色有机电致发光器件，具有如下结构：

1)涂在玻璃衬底上的铟锡氧化物导电阳极；

2)N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺空穴传输层；

3)主体有机材料掺杂红色荧光染料的红光发光层；

4)N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺层或N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺掺杂蓝光荧光染料1，1，4，4-四苯基丁二烯的单层蓝光发光层，或N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺和9，10-二萘基-蒽的双层蓝光发光层；

5)2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-邻菲洛啉空穴阻挡层；

6)8-羟基喹啉铝或8-羟基喹啉铝掺杂绿光荧光染料电子传输层；

7)氟化锂界面层；

8)铝金属阴极。

2.一种白光有机电致发光器件的制备方法，其特征在于空穴传输材料是N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺，其分子结构如下：

电子传输材料是8-羟基喹啉铝，其分子结构如下：

空穴阻挡电子传输材料是2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-邻菲洛啉，其分子结构如下：

荧光有机分子材料及其结构分别如下：

红光荧光染料是4-(二腈亚甲基)-2-(特丁基)-6-(1.1.7.7-四甲基久洛尼定基-4-乙烯基)-四氢吡喃

绿光荧光染料是10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-(1)-苯并呲喃酮基-(6，7，8-ij)喹嗪-11-酮

蓝光发光材料是9，10-二萘基-蒽

蓝光荧光染料是1，1，4，4-四苯基丁二烯

制备过程：

在经过充分清洗的铟锡氧化物玻璃基片上，在10^-4帕的压力下进行蒸镀：

第一层，以2～3

的速度蒸镀厚度为20～30nm的N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺为空穴传输层；

第二层，以2～3

的速-度蒸镀厚度为5～10nm的N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺掺杂质量比为0.8～1.5％的4-(二腈亚甲基)-2-(特丁基)-6-(1.1.7.7-四甲基久洛尼定基-4-乙烯基)-四氢吡喃或5～10nm的N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺共掺杂质量比为0.8～1.5％的4-(二腈亚甲基)-2-(特丁基)-6-(1.1.7.7-四甲基久洛尼定基-4-乙烯基)-四氢吡喃和质量比为0.8～1.5％的10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-(1)-苯并呲喃酮基-(6，7，8-ij)喹嗪-11-酮为红光发光层；

第三层，以2～3