CN101510592B - 一种基于tapc为发光层的有机白光器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种基于TAPC为发光层的有机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发光层、空穴阻挡兼电子传输层、电子传输兼发光层和背电极。有机空穴阻挡兼电子传输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光，利用空穴阻挡薄层和有机发光层本身的半透明性，通过优化器件结构可以得到基于TAPC为发光层的白光器件。该器件具有结构简单、色坐标稳定、效率高和工作电压低等优点。

Description

一种基于TAPC为发光层的有机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有机材料TAPC(1，1’-偏(双-4-甲苯基氨苯)环己胺)为发光层的白光器件及其制备方法，即利用有机材料TAPC的电致发光来实现白光发射，并提高电致白光器件性能的制备技术和方法。

背景技术

有机电致发光器件(OLED)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。高效率的白光有机电致发光(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，通常是将具有不同发光颜色的材料作为不同发光层，通过调节各有机层的发光强度来得到白光。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。在OLED中，多子一般为空穴，这就要求在器件结构中引入空穴阻挡层，将空穴束缚在发光层中。这样形成的空间电荷在空穴阻挡层中产生很大的电场，使得电子注入增加，空穴和电子电流趋于平衡，从而提高量子效率。目前BCP(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲罗啉)作为空穴阻拦材料广泛应用于OLED中。对于多发光层的器件来说，空穴阻挡层一般位于蓝光层与其他有机层之间。根据白光合成原理，由于两种互补颜色可以叠加为白光，因此利用单层材料的EL光谱中有两种互为互补色的光，则可以将器件结构简化为单发光层结构，这样可以简化器件结构、降低工作电压。利用TAPC本身的电致发光光谱中所包涵的两种互为互补色的发光及其较宽的EL光谱，可以得到显色性很好的白光发射，器件的发光颜色随着电压的变化很小。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种基于TAPC为发光层的有机器件及其制备方法，使用该发明的白光器件结构简单，又可在较低电压下获得白光器件，其发光颜色随电压的变化很小。

本发明是这样实现的：

本发明的白色电致发光器件的结构主要分为两种：双层结构和三层结构器件。

一种基于TAPC为发光层的有机双层结构白光器件，在有ITO(氧化铟锡)阳极的玻璃基片上，依次制备有：

一层有机材料发光层；

一层薄的有机电子传输兼空穴阻挡及发光层；

在有机电子传输兼空穴阻挡及发光层上有金属背电极。

一种基于TAPC为发光层的有机三层结构白光器件，在有ITO阳极的玻璃基片上，依次制备有：

一层有机材料发光层；

一层薄的有机电子传输兼空穴阻挡及发光层；

在有机电子传输兼空穴阻挡及发光层上蒸镀一层电子传输兼发光层；

在电子传输兼发光层上镀有金属背电极。

本发明基于TAPC为发光层的双层有机白光器件的制备方法如下：

(1)清洗ITO玻璃基片；

(2)将有机空穴传输兼发光材料层通过真空蒸镀等方法制备到清洗好的ITO璃基片上。

(3)然后，依次利用真空蒸镀等方法制备有机空穴阻挡材料层兼有机电子传输层。

(4)待冷却后，再在有机空穴阻挡材料层兼有机电子传输层上蒸镀背电极，从而完成双层有机白光器件的制备。

单层TAPC薄膜的光致发光光谱中主要是TAPC的excimer(激基缔合物)发光(峰值在450nm处)。另外，在单层器件ITO/TAPC/Al的EL光谱中主要是发光峰位于580nm处的发光，这是来自于不同TAPC分子中的TTA(α-噻吩三氟乙酰丙酮)基团之间的交叉跃迁(文献中称为electromer(电子异构体)发光)。由于TAPC的LUMO能级高达-2.0eV，单层器件ITO/TAPC/Al的载流子注入势垒很高，所以直接从阴、阳两电极注入载流子非常困难导致该单层器件的亮度非常低，测得的EL光谱也很弱。通过实验，我们发现插入空穴阻挡层能显著增加TAPC的EL发光，且其EL光谱包括TAPC的互为互补色的excimer发光及electromer发光。本发明就是要通过TAPC的EL光谱中所包涵的两种互为互补色的发光(峰值在450nm处的excimer发光与峰值位于580nm处的electromer发光)组合之后得到白光发射。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材料层中，又能降低电子的注入势垒，从而提高器件的发光特性，同时它还能作为发光层。增加BCP层之后，TAPC的发光明显增强。再增加一层电子传输兼绿光发射层Alq₃并通过进一步优化器件结构，就可以得到基于TAPC为发光层的有机白光器件，该器件的色坐标随电压改变很小。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。

附图说明

图1为本发明的三层结构电致白光器件结构图。

图2为本发明的三层结构电致白光器件的制备方法方框图。

图3为在不同电压下，双层结构器件ITO/TAPC(60nm)/BCP(x)/Al(x＝10，20和30nm)的电致发光光谱及其相应的色坐标图。

图4为三层结构器件ITO/TAPC(60nm)/BCP(8nm)/Alq₃(10nm)/Al在不同电压下的电致发光光谱。

具体实施方式

实施例1：本发明的具体实施方式如图1、2所示，其步骤如下：

1)清洗ITO玻璃基片1；

2)将有机空穴传输兼发光层3(TAPC)通过真空蒸镀的方法制备到清洗好的ITO电极2上，其厚度要适当。

3)采用真空蒸镀的方法将有机空穴阻挡兼电子传输层4(BCP)制备到有机空穴传输兼发光层3上，其厚度要适当，不要超过15nm。

4)再一次采用真空蒸镀的方法将电子传输兼发光材料Alq₃制备到BCP层上作为电子传输兼发光层5，其厚度在10～100nm之间。

5)待冷却后，再在有机电子传输兼发光层5(Alq₃)薄膜上制备背电极6(Al电极)。

依据以上方法，得到了如下结构的三层结构电致发光器件：

ITO/TAPC(60nm)/BCP(8nm)/Alq₃(10nm)/Al。即在玻璃基片1的ITO阳极2上，有一层有机空穴传输兼发光层3(TAPC)，在有机空穴传输兼发光层3(TAPC)之上有一层空穴阻挡兼电子传输层4(BCP)，在空穴阻挡兼电子传输层4(BCP)之上有一层电子传输兼发光层5(Alq₃)，最后是金属背电极6。

或：

一层有机发光层为有机空穴传输兼发光层3(TAPC)；

一层薄的有机电子传输兼空穴阻挡及发光层为空穴阻挡兼电子传输层4(BCP)；

在有机电子传输兼空穴阻挡及发光层上蒸镀一层电子传输兼发光层为电子传输兼发光层5(Alq₃)；

在电子传输兼发光层5上镀有金属背电极6。

仅从单层器件ITO/TAPC/Al，很难得到其EL发光，而且器件的亮度和效率也很低。因此，一般通过加入空穴阻挡兼电子传输层(BCP层)得到双层电致发光器件ITO/TAPC/BCP/Al，器件的亮度和效率得到极大的提高，如图3所示。为了提高器件EL光谱中的绿光的发光强度，在双层结构器件的基础上还可以制备三层结构有机EL器件ITO/TAPC/BCP/Alq₃/Al。有机空穴阻挡兼电子传输层(BCP)的厚度不能太厚，它能将一部分空穴限制在空穴传输兼发光层中产生白光或近白光。同时，较薄的空穴阻挡层能根据自身的半透明性又能调节绿光在EL光谱中的成分，实现白色发光。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为不同电压下双层结构器件ITO/TAPC(60nm)/BCP(x)/Al(x＝10，20和30nm)的EL光谱及其相应的色坐标图。双层器件ITO/TAPC(60nm)/BCP(10nm)/Al在17V电压下的色坐标为(0.33，0.29)，其亮度为160cd/m²；双层器件ITO/TAPC(60nm)/BCP(20nm)/Al在18V电压下的色坐标为(0.34，0.31)，其亮度约为120cd/m²；双层器件ITO/TAPC(60nm)/BCP(30nm)/Al在18V电压下的色坐标为(0.34，0.32)，其亮度约为90cd/m²。值得注意的是，还可通过进一步优化器件厚度，可制备出显色性好、颜色更稳定的白光器件。

图4为三层结构白光器件ITO/TAPC(60nm)/BCP(8nm)/Alq₃(10nm)/Al在不同电压下的EL光谱。器件ITO/TAPC(60nm)/BCP(8nm)/Alq₃(10nm)/Al的色坐标从12V的(0.32，0.39)变到17V的(0.33，0.36)，色坐标的稳定性比较好。当电压为17V时，器件亮度约为8400cd/m²，效率约为2.9cd/A。

实施例2：

本发明的白色电致发光器件的双层结构，在有ITO阳极的玻璃基片上，依次制备有：

一层有机材料发光层；

一层薄的有机电子传输兼空穴阻挡及发光层；

在有机电子传输兼空穴阻挡及发光层上有金属背电极。

或：

一层有机材料发光层为有机空穴传输兼发光层3(TAPC)；

一层薄的有机电子传输兼空穴阻挡及发光层为空穴阻挡兼电子传输层4(BCP)；

在有机电子传输兼空穴阻挡及发光层4上镀有金属背电极6。

实施例3：

基于TAPC为发光层的有机白光器件的制备方法，实施例1中的在步骤2)中，TAPC是通过蒸镀的方法成膜；对于不能用蒸镀方法成膜的有机发光材料通过甩膜方法成膜，其厚度要适中。

实施例1中的步骤2)中，TAPC薄膜的EL光谱中能得到两种互为互补色的发光，通过组合得到白光发射。

实施例1中的步骤3)中，选用BCP来作为空穴阻挡兼电子传输层能增强TAPC的发光，包括excimer的发光(峰值位于450nm处)以及electromer的发光(峰值位于580nm处)，BCP本身也可能作为发光层。

实施例1中的步骤3)中，电子传输兼发光材料为Alq₃，发绿光。

实施例1中的步骤3)中，省去电子传输兼发光层从而得到基于TAPC为发光层的双层结构电致白光器件；电子传输兼发光层仅由一层材料组成，则该器件为三层结构电致白光器件；这一电子传输兼发光层或是电子传输材料及发光材料的复合层。

实施例1中的步骤3)中，采用真空蒸镀的方法将有机空穴阻挡兼电子传输材料BCP制备到有机空穴传输兼发光层上，厚度适中，不要超过15nm。

实施例1中的步骤4)中，再一次采用真空蒸镀的方法将电子传输兼发光材料Alq₃制备到BCP层上作为电子传输兼发光层，其厚度在10～100nm之间。

一种基于TAPC为发光层的有机白光器件，双层结构器件的特征在于：

在玻璃基片(1)的透明阳极ITO(2)上，依次制备有：

一层厚度适中的有机空穴传输兼发光层(3)；

一层薄的有机空穴阻挡层兼电子传输层(4)；

在有机空穴阻挡层兼电子传输层(4)上有金属背电极(6)；

或：

三层结构器件的特征在于：

在玻璃基片(1)的透明阳极ITO(2)上，依次制备有：

一层厚度适中的有机空穴传输兼发光层(3)；

一层薄的有机空穴阻挡兼电子传输层(4)；

在有机空穴阻挡兼电子传输层(4)上有一层电子传输兼发光层(5)；

在有机电子传输兼发光层(5)上有金属背电极(6)。

一种基于TAPC为发光层的有机白光器件，在三层结构器件的基础上，如果对有机空穴传输兼发光层(3)优化为空穴传输层以及发光层，以及将电子传输兼发光层(5)优化为电子传输层以及发光层，则三层结构器件就为多层结构器件。

Claims (10)

1.一种基于TAPC为发光层的有机白光器件的制备方法，其特征在于三层结构的有机白光器件的制备方法如下：

1)清洗ITO玻璃基片(1)；

2)将有机空穴传输兼发光层(3)材料即TAPC层通过真空蒸镀的方法制备到清洗好的ITO电极(2)上；

3)然后，利用真空蒸镀的方法制备有机空穴阻挡层兼电子传输层(4)和有机电子传输兼发光层(5)；

4)之后，再在有机电子传输兼发光层(5)上制备金属背电极(6)。

2.根据权利要求1所述的基于TAPC为发光层的有机白光器件的制备方法，其特征在于在步骤2)中，作为发光层的TAPC薄膜层起着空穴传输层的作用。

3.根据权利要求1所述的基于TAPC为发光层的有机白光器件的制备方法，其特征在于在步骤2)中，TAPC薄膜的EL光谱中能得到两种互为互补色的发光，通过组合得到白光发射。

4.根据权利要求1所述的基于TAPC为发光层的有机白光器件的制备方法，其特征在于在步骤3)中，选用BCP来作为空穴阻挡兼电子传输层能增强TAPC的发光，包括激基缔合物(excimer)的发光峰值位于450nm处以及电子异构体(electromer)的发光峰值位于580nm处；BCP本身能够作为发光层。

5.根据权利要求1所述的基于TAPC为发光层的有机白光器件的制备方法，其特征在于在步骤3)中，电子传输兼发光材料为Alq₃，发绿光。

6.根据权利要求1所述的基于TAPC为发光层的有机白光器件的制备方法，其特征在于在步骤3)中，省去电子传输兼发光层从而得到基于TAPC为发光层的双层结构电致白光器件；电子传输兼发光层仅由一层材料组成，则该器件为三层结构电致白光器件；这一电子传输兼发光层或由电子传输材料及发光材料的组合而成。

7.根据权利要求1所述的基于TAPC为发光层的有机白光器件的制备方法，其特征在于在步骤3)中，采用真空蒸镀的方法将有机空穴阻挡兼电子传输材料BCP制备到有机空穴传输兼发光层上，厚度在15nm以下。

8.根据权利要求1所述的基于TAPC为发光层的有机白光器件的制备方法，其特征在于在步骤4)中，再一次采用真空蒸镀的方法将电子传输兼发光材料Alq₃制备到BCP层上作为电子传输兼发光层，其厚度在10～100nm之间。

9.一种基于TAPC为发光层的有机白光器件，双层结构器件的特征在于：

在玻璃基片(1)的透明阳极ITO(2)上，依次制备有：

一层有机空穴传输兼发光层(3)即TAPC层；

一层薄的有机空穴阻挡层兼电子传输层(4)即BCP层；

在有机空穴阻挡层兼电子传输层(4)上有金属背电极(6)；

或：

三层结构器件的特征在于：

在玻璃基片(1)的透明阳极ITO(2)上，依次制备有：

一层有机空穴传输兼发光层(3)即TAPC层；

一层薄的有机空穴阻挡兼电子传输层(4)即BCP层；

在有机空穴阻挡兼电子传输层(4)上有一层电子传输兼发光层(5)；

在有机电子传输兼发光层(5)上有金属背电极(6)。

10.根据权利要求9所述的一种基于TAPC为发光层的有机白光器件，其特征在于在三层结构器件的基础上，如果对有机空穴传输兼发光层(3)即TAPC层之间、在阴极与有机电子传输兼发光层(5)之间再分别加入空穴传输层和电子传输层，则此时的器件结构就为多层结构器件。

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