CN101640253A - 一种有机白光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机白光器件，其包括：颜色转换层；用于起支撑作用的基底；用于载流子注入和接触电极的底电极；用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的载流子传输层；用于电致蓝光发射的有机材料发光层；用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的载流子传输层；用于载流子注入和接触电极的上电极。本发明公开的有机白光器件具有效率高、结构简单、容易制备、色度纯正及稳定的特点，可应用于全彩显示、背照明及通用照明。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机白光器件，属于有机电致发光技术领域。
背景技术
有机电致发光器件(有机发光二极管，Organic Light-emitting diodes，简称OLEDs)作为一种新型的平板显示器及光源，兼具主动发光、宽视角、全彩色、可弯曲、高效率、低功耗、低成本等许多优点，该技术领域主要进展如下：
1、1987年，Tang等人报道了采用真空热蒸发镀膜方法制备的、以胺类衍生物为空穴传输层，以8-羟基喹啉铝(Alq3)为发光层的双层结构小分子OLEDs，器件发光亮度超过1000cd/m2，发光效率约为1.5lm/W(C.W.Tang and S.A.VanSlyke，Appl.Phys.Lett.51，913(1987))；
2、1990年，Burroughes等人报道了采用溶液方法(solution process)制备的聚合物电致发光器件(Polymer Light-emitting diodes，简称PLEDs)(H.Burroughes et al.，Nature347，539(1990))；
3、1998年，Baldo等人报道了利用真空热蒸发镀膜的方法、采用高效率有机磷光材料制备的磷光OLEDs，大大提高器件发光效率(M.A.Baldo et al.，Nature 395，151(1998))；
有机白光器件(White OLEDs，简称WOLEDs)可应用于全彩显示、背照明及通用照明，受到人们广泛关注，实现WOLEDs的方法一般为三色(红、绿、蓝，RGB)混合或二色(互补色，如红、蓝)混合，已有的WOLEDs技术方案主要包括：
A.1991年，Tang等人公开了一种WOLEDs，由有机电致蓝光器件和发射绿光和红光的颜色转换层构成(美国专利5294870)；
B.1994年，Kido等人报道了发光层由红、绿、蓝三种有机荧光材料分散在聚合物主体材料中构成的WOLEDs(J.Kido et al.，Appl.Phys.Lett.64，815(1994))；
C.1995年，Kido等人报道了具有三个发光层的WOLEDs，其中每个发光层分别发射红、绿、蓝光混合生成白光(J.Kido et al.，Science 267，1332(1995))；
D.2002年，Duggal等人报道了利用颜色转换层和聚合物电致蓝光器件构成的WOLEDs，其聚合物发光层采用溶液方法制备(A.Duggal et al.，Appl.Phys.Lett.80，3470(2002))，经过技术改进，实现了在1000cd/m2亮度下发光效率为15lm/W的WOLEDs(A.Duggal et al.，SID Int.Symp.Digest Tech.Papers 28(2005))，Duggal等人还公开了了一种WOLEDs，由发射蓝光和红光的有机电致发光器件和发射绿光的颜色转换层构成(中国发明专利申请号200310123726.6，公开号CN1520237)；
E.2006年，Krummacher等人报道了发光效率为25lm/W的WOLEDs，由发射蓝光的有机电致发光器件和颜色转换层构成，电致发光层由发蓝光的有机小分子磷光材料分散在聚合物主体材料中采用溶液方法制备(B.C.Krummacher，et al.，Appl.Phys.Lett.88，113506(2006))；
F.2007年，邱勇等人公开了包含色转换传输层的WOLEDs，其中色转换传输层兼具颜色转换和载流子传输的功能(中国发明专利申请号200610137754.7，公开号CN1937277A)。
上述WOLEDs技术方案A、D、E、F利用颜色转换的方法实现WOLEDs，这种方法是实现无机白光发光二极管(Light-emitting diodes，简称LEDs)最常用的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的有机白光器件，使其具有效率高、结构简单、容易制备、色度纯正及稳定的特点，可应用于全彩显示、背照明及通用照明。
本发明解决的技术问题及其目的通过以下技术方案来实现。根据本发明提出的一种有机白光器件，包括：颜色转换层；用于起支撑作用的基底；用于载流子注入和接触电极的底电极；用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的载流子传输层；用于电致蓝光发射的有机材料发光层；用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的载流子传输层；用于载流子注入和接触电极的上电极。
根据本发明实施例的有机白光器件，所述的有机材料发光层是由发蓝光的有机小分子磷光材料掺杂或互混有机小分子主体材料构成。
根据本发明实施例的有机白光器件，所述的有机小分子主体材料的质量百分比范围约为0.1％～50％，所述蓝光的波长范围约为380nm～550nm。
根据本发明实施例的有机白光器件，所述的颜色转换层是由发红光的材料构成，其吸收部分有机材料发光层发射的电致蓝光并将之转换为红光，该红光与透过颜色转换层的另一部分电致蓝光混合实现白光发射，所述红光的波长范围约为550nm～780nm。
根据本发明实施例的有机白光器件，所述的有机材料发光层是采用物理气相沉积制备。
根据本发明实施例的有机白光器件，所述的物理气相沉积方法为真空热蒸发、电子束蒸发、激光闪蒸、溅射或分子束外延。
借由上述技术方案，本发明至少具有的优点是：本发明公开的有机电致白光器件具有效率高、结构简单、容易制备、色度纯正及稳定的特点，可应用于全彩显示、背照明及通用照明。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，其详细的技术手段，可依照说明书的内容予以实施。为了让本发明的目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图进行详细说明，如下。
附图说明
图1是本发明有机白光器件的结构示意图。
图2是本发明实施例的有机白光器件的结构示意图。
图3是本发明实施例的有机白光器件的输出光谱图。
1：颜色转换层
2：基底
3：底电极
4：载流子传输层
5：有机材料发光层
6：载流子传输层
7：上电极
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的而采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种有机白光器件的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明，如下。
请参阅图1所示，本发明有机白光器件由依次设置的颜色转换层1、基底2、底电极3、载流子传输层4、有机材料发光层5、载流子传输层6以及上电极7构成。
其中，颜色转换层1可以是单层，也可以是多层，各层可以由单一材料构成，也可以由复合材料(两种或多种材料掺杂或互混)构成，可以是无机材料，也可以是有机材料。颜色转换层1是由发红光的材料构成，所述红光的波长范围约为550nm～780nm。颜色转换层1主要用于将有机材料发光层5发射的部分电致蓝光转换为红光，该红光与透过颜色转换层1的另一部分电致蓝光混合实现白光发射。
基底2是由透明材料构成，可以由单一材料构成，也可以由复合材料(两种或多种材料掺杂或互混)构成，可以是无机材料，也可以是有机材料，主要用于起支撑作用。
底电极3是由透明导电材料构成，可以是单层，也可以是多层，各层可以由单一材料构成，也可以由复合材料(两种或多种材料掺杂或互混)构成，可以是无机材料，也可以是有机材料，主要用于载流子注入和接触电极。
载流子传输层4可以是单层，也可以是多层，各层可以由单一材料构成，也可以由复合材料(两种或多种材料掺杂或互混)构成，可以是无机材料，也可以是有机材料，主要用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子。
有机材料发光层5是由发蓝光的有机小分子磷光材料掺杂或互混有机小分子主体材料构成，所述的掺杂或互混质量百分比范围约为0.1％～50％，所述蓝光的波长范围约为380nm～550nm。有机材料发光层5可以是单层，也可以是多层，各层可以由相同材料构成，也可以由不同材料构成，各层可以是两种材料掺杂或互混，也可以是多种材料掺杂或互混构成，主要用于电致蓝光发射。
载流子传输层6可以是单层，也可以是多层，各层可以由单一材料构成，也可以由复合材料(两种或多种材料掺杂或互混)构成，可以是无机材料，也可以是有机材料，主要用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子。
上电极7是由导电材料构成，可以是单层，也可以是多层，各层可以由单一材料构成，也可以由复合材料(两种或多种材料掺杂或互混)构成，可以是无机材料，也可以是有机材料，主要用于载流子注入和接触电极。
上述载流子传输层4、有机材料发光层5、载流子传输层6，可以是由相同材料构成，也可以是由不同材料构成。
底电极3和上电极7可以是由相同材料构成，也可以是由不同材料构成。
颜色转换层1可以采用物理气相沉积(包括真空热蒸发、电子束蒸发、激光闪蒸、溅射、分子束外延)方法制备，也可以采用溶液(旋涂、浇铸、提拉、印刷)方法制备。
有机材料发光层5采用物理气相沉积(包括真空热蒸发、电子束蒸发、激光闪蒸、溅射、分子束外延)方法制备。
本发明利用颜色转换的方法实现WOLEDs，但本发明与已有同类WOLEDs技术方案有明显不同之处，分析如下：
本发明与WOLEDs技术方案A不同之处在于：本发明利用高效率发蓝光的有机小分子磷光材料。
本发明与WOLEDs技术方案D不同之处在于：1)本发明利用高效率发蓝光的有机小分子磷光材料；2)本发明有机材料发光层只有电致蓝光发射；3)本发明有机材料发光层利用物理气相沉积(真空热蒸发)方法制备。
本发明与WOLEDs技术方案E不同之处在于：1)本发明有机材料发光层主体材料是有机小分子材料；2)本发明有机材料发光层利用物理气相沉积(真空热蒸发)方法制备。
本发明与WOLEDs技术方案F不同之处在于：本发明有机白光器件的颜色转换层1是位于有机电致发光单元的外部。
本发明的有机白光器件的制备方法如下所述：
首先，将有机红光材料(DCJTB)均匀分散在环氧树脂中(Resin)，质量百分比例为0.3％，随后将其旋涂在表面覆盖有铟锡氧化物(ITO)底电极的玻璃基底背面，再在70℃下坚膜2小时，形成厚度为10微米的颜色转换层1。
其次，在背面具有颜色转换层1的玻璃基底2、ITO底电极3上采用真空热蒸发镀膜的方法连续制备厚度为3nm的氧化钼(MoO3)、40nm的NPB、10nm的TCTA薄膜作为空穴传输层(载流子传输层4)，然后在载流子传输层4上采用真空热(共)蒸发镀膜的方法制备厚度为30nm的、由发蓝光的有机小分子磷光材料(FIrpic)掺杂(质量百分比例为8％)的有机小分子主体材料(CDBP)构成的有机材料发光层5，再利用真空热蒸发镀膜的方法连续制备厚度为10nm的TAZ、20nm的Bphen、1nm的Cs2CO3薄膜作为电子传输层(载流子传输层6)，最后利用真空热蒸发镀膜的方法制备厚度为100nm的Al薄膜作为上电极7。
最终，如图2所示，有机白光器件结构为：颜色转换层/glass/ITO/MoO3(3nm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/CDBP：FIrpic(8％，30nm)/TAZ(10nm)/Bphen(20nm)/CsCO3(1nm)/Al(100nm)。
请参阅图3所示，图3是本发明有机白光器件的输出光谱图。本发明实施例的结果表明，由发蓝光的有机小分子磷光材料(FIrpic)掺杂(质量百分比例为8％)的有机小分子主体材料(CDBP)构成的有机材料发光层(5)发射电致蓝光，蓝光的波长范围约为420nm～550nm，峰值波长约为470nm，而由红色发光材料(DCJTB)构成的颜色转换层1吸收部分有机材料发光层5发射的蓝光并将之转换为红光，红光的波长范围约为550nm～750nm，峰值波长约为600nm，该红光与透过颜色转换层1的另一部分蓝光混合可实现纯正、稳定的白光发射，而且本发明公开的有机白光器件具有效率高、结构简单、容易制备、色度纯正及稳定的特点，可应用于全彩显示、背照明及通用照明。
根据上述制备方法获得的有机白光器件的性能如表1所示：
表1本发明实施例的有机白光器件性能
| 器件性能 | 实施例 |
| 最大亮度(cd/m2) | 2800 |
| 最大效率(lm/W) | 9.5 |
| CIE色坐标 | (0.32，0.31) |
| 显色指数 | 60 |
| 色温(K) | 6000 |
本发明中提及的技术术语为本领域技术人员所公知，本发明实施例中提及的材料和制备方法为本领域技术人员所公知，但本领域技术人员应当理解，本发明并不受本实施例所述的材料和制备方法所限制，本发明权利要求及发明内容概括了本发明的范围和精神。
Claims (4)
1、一种有机白光器件，其特征在于其包括：
颜色转换层；
用于起支撑作用的基底；
用于载流子注入和接触电极的底电极；
用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的载流子传输层；
用于电致蓝光发射的有机材料发光层；
用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的载流子传输层；
用于载流子注入和接触电极的上电极。
2、根据权利要求1所述的有机白光器件，其特征在于：所述的有机材料发光层是由发蓝光的有机小分子磷光材料掺杂或互混有机小分子主体材料构成，所述的发蓝光的有机小分子磷光材料掺杂或互混有机小分子主体材料的质量百分比范围约为0.1％～50％，所述蓝光的波长范围约为380nm～550nm。
3、根据权利要求1所述的有机白光器件，其特征在于：所述的颜色转换层是由发红光的材料构成，其吸收部分有机材料发光层发射的电致蓝光并将之转换为红光，该红光与透过颜色转换层的另一部分电致蓝光混合实现白光发射，所述红光的波长范围约为550nm～780nm。
4、根据权利要求1所述的有机白光器件，其特征在于：所述的有机材料发光层是采用物理气相沉积方法制备，所述的物理气相沉积方法为真空热蒸发、电子束蒸发、激光闪蒸、溅射或分子束外延。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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