CN102916133B - 一种产生白光的有机电致发光器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产生白光的有机电致发光器件，其是由衬底、第一电极层、有机电致发光层、？第二电极层、色彩转换层、反射层依次层叠组成。本发明采用将蓝光器件和色彩转换层整合在基板同一侧的方法，不需要进行器件两面封装，简化了器件封装工艺。本发明在透明电极或者半透明第二电极上制备色彩转换层，一方面可以减少器件阴极等离子效应造成的效率降低，另一方面，传统有机电致发光器件在第二电极中，由于各种光损失模式造成的无法发射到色彩转换层的蓝光，在此发明器件中，配合反射层，可以在连续的反射过程中有效的激发色彩转换材料发光，增加了蓝光利用率，同时也减小了所需色彩转换层厚度，提高器件转换效率，进一步提高白光效率。

Description

一种产生白光的有机电致发光器件

技术领域

本发明涉及一种产生白光的有机电致发光器件。

背景技术

有机电致发光二极管以其亮度高、响应快、功耗低、工艺简单等优点，正逐渐成为现代显示技术的主流。同时由于其高效率、宽光谱、无紫外成份等优点，被积极开发用来作为白光光源。

白光有机电致发光器件在全色显示和白光照明方面都有着重要意义。由于单种有机材料发出的光的颜色无法覆盖整个可见光区，研究人员多利用不同颜色的发光材料进行组合，调节它们发射的光的成份，从而得到白光。

白光成份中不同颜色发射有两种实现方式，方式一为发光材料分布在两电极之间，各种材料的不同颜色发射均由电致发光方式实现，方式二为白光成份中的短波材料是电致发光，其部分光用来激发长波材料使其激发辐射产生发光，最终两种颜色混合得到白光。

专利CN200810190806.6描述了一种发光材料分布于两电极之间的白光器件，通过磷光、荧光发光层位置的调节，提高了器件中三种态激子利用，得到了一种改善的白光有机电致发光器件。专利CN200910069451.X描述了一种基于有机与无机复合色彩转换膜的白色有机电致发光器件，利用蓝光器件激发涂膜于ITO玻璃外侧的有机颜料和无机荧光粉的混合物，得到色坐标稳定的白光器件。专利CN201110000422.5描述了一种色转换注入层白光有机发光器件，将色转换材料旋涂在导电玻璃上，再在其上面蒸镀蓝光层。专利CN200910194341.6描述了一种顶发射色转换白光器件，将红光色彩转换层制作于透明阴极上，从而得到白光发射。专利CN200720121082.0描述了一种顶发射白光器件，将荧光转换层涂抹到封装盖板上，利用其受激发辐射发光。专利CN200610137754.7描述了色转换注入层器件，将至少一种色转换材料掺杂到传输层，从而实现白光发射。

在专利CN200810190806.6中，获得的白光有机电致发光器件存在制作工艺复杂、各种颜色材料的性能衰减不同，容易造成色坐标位移较大。其他的色转换专利虽然可以避免上述问题，但是色转换层只经过一次蓝光激发，蓝光和红色转换层利用效率较低，为了达到理想的白光，一般器件所需色彩转换层厚度较厚，这样又影响了有效光透射，降低了器件效率和亮度。

发明内容

本发明的目的是提供一种产生白光的有机电致发光器件。

本发明所采取的技术方案是：

一种产生白光的有机电致发光器件，其是由衬底、第一电极层、有机电致发光层、第二电极层、色彩转换层、反射层依次层叠组成。

所述的衬底包括玻璃、聚酯类、聚酰亚胺类化合物、表面经过准硅化处理的聚酯类、聚酰亚胺类化合物。

所述第一电极层为金属氧化物、导电聚合物、导电单质碳类中的一种。

所述的金属氧化物包括氧化铟锡、氧化锌、氧化铟锌、氧化镓锌、氧化铟镓、氧化铟镓锌。

所述的导电单质碳类包括碳纳米管、石墨烯、导电炭黑。

所述的有机电致发光层依次由空穴注入层、空穴传输层、蓝光发光层、电子传输层、电子注入层构成。

所述的蓝光发光层为至少一层；所述蓝光发光层由掺杂或非掺杂材料制成；所述蓝光发光层由荧光材料或磷光材料制成。

所述第二电极层为透明电极或者半透明电极；所述半透明电极或者透明电极对波长范围420-700nm的透光率大于50%。

所述色彩转换层由色彩转换材料制成，所述的色彩转换材料为主客体掺杂材料；所述的色彩转换材料的吸收峰值范围为420-490nm。

所述反射层对波长范围400-750nm的可见光的反射率大于90%；制成反射层的材料包括Al、Ag、Cr。

本发明的有益效果是：本发明采用将蓝光器件和色彩转换层整合在一侧的方法，不需要进行器件两面封装，简化了器件封装工艺。本发明在透明电极或者半透明第二电极上制备色彩转换层，一方面可以减少器件反射阴极等离子效应造成的效率降低，另一方面，传统有机电致发光器件在第二电极中，由于各种光损失模式（基板模式、有机模式）造成的无法发射到色彩转换层的蓝光，在此发明器件中，配合反射层，可以在连续的反射过程中有效的激发色彩转换材料发光，增加了蓝光利用率，同时也减小了所需色彩转换层厚度，提高器件转换效率，进一步提高白光效率。

并且，本发明可以分别改进蓝光结构或色彩转换结构，两者相互没有影响，提高了器件设计的自由度。

附图说明

图1是本发明的有机电致发光器件的结构图。

图2为实施例1器件的电致发光光谱图；

图3为实施例2器件的电致发光光谱图。

具体实施方式

本发明的有机电致发光器件的结构图如图1所示，其是由衬底1、第一电极层2、有机电致发光层、第二电极层4、色彩转换层5、反射层6依次层叠组成；其中：

衬底1为玻璃、聚酯类、聚酰亚胺类化合物、表面经过准硅化处理的聚酯类、聚酰亚胺类化合物中的一种。

第一电极层2为由金属氧化物、导电聚合物、导电单质碳类中的一种。

所述的金属氧化物为氧化铟锡、氧化锌、氧化铟锌、氧化镓锌、氧化铟镓、氧化铟镓锌中的一种；所述的导电单质碳类为碳纳米管、石墨烯、导电炭黑中的一种。

有机电致发光层依次由空穴注入层31、空穴传输层32、蓝光发光层33、电子传输层34、电子注入层35构成。

蓝光发光层33为一层或两层及以上；制成蓝光发光层的材料为在420-490nm波段有发射的荧光材料或磷光材料，荧光材料为二芳香蒽类衍生物、二苯乙烯芳香族衍生物、芘衍生物、芴类衍生物、屈类衍生物中的一种；磷光材料为Firpic、FirN4配合物中的一种。

第二电极层4为半透明电极或者透明电极（所述半透明电极或者透明电极对波长范围420-700nm的可见光的透光率大于50%），其是10-80nm低功函数（逸出功＜4.6ev）金属，如钙、钾、锂、铯；或是ITO；或是10-80nm低功函数（逸出功＜4.6ev）金属结合镁、银、ITO、10-80nm低功函数（逸出功＜4.6ev）金属化合物结合镁、银、ITO，如Mg:Ag(1-20nm)/ITO(1-50nm)、CuPc(1-50nm)/ITO(1-50nm)、Ca(1-20nm)/Mg(1-20nm)、Ca(1-20nm)/Ag(1-30nm)、KBH₄(1-20nm)/Ag(1-30nm)、CsCO₃(1-10nm)/Ag(1-30nm)，或是LiF/Al搭配其他金属，如LiF(0.1-1.5nm)/AL(0.1-10nm)/Ag(1-30nm)。

所述第一电极层2为阴极、第二电极层4为阳极或者第一电极层2为阳极、第二电极层4为阴极。

制成色彩转换层5的材料为吸收峰值范围为420-490nm的以有机小分子、低聚物或聚合物，其是掺杂或非掺杂结构；所述有机小分子或低聚物为DCM类衍生物、Rubrene类衍生物、Eu类配合物、Ir类配合物、Os类配合物、Pt类配合物中的一种，如DCJTB，厚度范围为10-150nm；聚合物为聚对苯撑衍生物、聚噻吩衍生物、聚吡咯衍生物、聚呋喃衍生物、聚对苯乙炔衍生物、聚咔唑衍生物中的一种，如MEH-PPV，厚度范围为10-200nm。

制成反射层6的材料为对波长范围400-750nm的可见光的反射率大于90%的金属，例如铝、银、铬，所述反射层的厚度范围为50-200nm。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例1：

器件结构为：

ITO_Glass/NPB（40nm）/ADN:NCA（30nm,6%）/Bphen(40nm)/LiF(0.6nm)/AL(0.5nm)/Ag(10nm)/DCJTB(60nm)/Al(100nm)

相应的制备工艺步骤为：

将ITO玻璃刻蚀成3mm宽条形电极，依次用丙酮、异丙醇、去离子水超声清洗；然后在烘箱中（100℃）烘干备用。

将烘干好的ITO衬底至于真空镀膜机腔体中，将真空抽至1×10^-5Pa，在ITO正面依次蒸镀空穴传输层NPB（40nm），两源共蒸发蓝色发光层ADN:NCA（30nm,6%），电子传输层Bphen(40nm)，半透明阴极LiF(0.6nm)、Al(0.5nm)和Ag(10nm)，蒸镀DCJTB(60nm)，Al（100nm）最后用玻璃封装盖封装ITO玻璃正面。

实施例2：

器件结构为：

ITO_Glass/NPB（40nm）/ADN:NCA（30nm,6%）/Bphen(40nm)/LiF(0.6nm)/AL(0.5nm)/Ag(10nm)/PMMA:MEH-PPV（80nm，8%）/Al(100nm)

相应的制备工艺步骤为：

将ITO玻璃刻蚀成3mm宽条形电极，依次用丙酮、异丙醇、去离子水超声清洗；然后在烘箱中（100℃）烘干备用。

将烘干好的ITO衬底至于真空镀膜机腔体中，将真空抽至1×10^-5Pa，在ITO正面依次蒸镀空穴传输层NPB（40nm），两源共蒸发蓝色发光层ADN:NCA（30nm,6%），电子传输层Bphen(40nm)，半透明阴极LiF(0.6nm)、AL(0.5nm)和Ag(10nm)，制备色彩转换膜PMMA:MEH-PPV（80nm，8%）（制备色彩转换膜的工艺步骤同对比例2，只是甩膜速率为800RPM），Al（100nm）最后用玻璃封装盖封装ITO玻璃正面。

对比例1：

器件结构为：

DCJTB（130nm）/ITO_Glass/NPB（40nm）/ADN:NCA（30nm,6%）/Bphen(40nm)/LiF(0.8nm)/AL(100nm)

工艺步骤为：

将ITO玻璃刻蚀成3mm宽条形电极，依次用丙酮、异丙醇、去离子水超声清洗；然后在烘箱中（100℃）烘干备用。

将烘干好的ITO衬底至于真空镀膜机腔体中，将真空抽至1×10^-5Pa，在ITO反面蒸镀DCTJB（130nm），接着在ITO正面依次蒸镀空穴传输层NPB（40nm），两源共蒸发蓝色发光层ADN:NCA（30nm,6%），电子传输层Bphen(40nm)，复合阴极LiF(0.8nm)和AL(100nm),最后用玻璃封装盖封装ITO玻璃正面和反面。

对比例2：

器件结构为：

PMMA:MEH-PPV（150nm，8%）/ITO_Glass/NPB（40nm）/ADN:NCA（30nm,6%）/Bphen(40nm)/LiF(0.8nm)/Al(100nm)

工艺步骤为：

将ITO玻璃刻蚀成3mm宽条形电极，依次用丙酮、异丙醇、去离子水超声清洗；然后在烘箱中（100℃）烘干备用。

在ITO玻璃衬底的反面上旋涂一层PMMA:MEH-PPV，具体来说，其制备工艺如下：配成质量体积浓度为10mg/ml溶液，并且溶液中MEH-PPV的质量百分比为8%、PMMA的质量百分比为8%，然后在内置于手套箱的甩膜机上以1500RPM速率成膜，接着在120℃温度下真空干燥1h。

将制备好色彩转换膜的ITO衬底至于真空镀膜机腔体中，将真空抽至1×10^-5Pa，在ITO正面依次蒸镀空穴传输层NPB（40nm），两源共蒸发蓝色发光层ADN:NCA（30nm,6%），电子传输层Bphen(40nm)，复合阴极LiF(0.8nm)和Al(100nm),最后用玻璃封装盖封装ITO玻璃正面和反面。

实施例1、2和对比例1、2在相同设备相同条件下制备和测试，两个实施例器件的色坐、电流效率、最大亮度等性能指标都较对比例有大幅度提高，且只需要单面封装。图2给出了实施例1器件的电致发光光谱图，图3给出了实施例2器件的电致发光光谱图。表1为同样测试条件下实施例与对比例参数的对比。

本发明中，有机电致发光层经过电流激发后发出主要介于蓝光波长范围之间的光，色转换层将有机电致发光层经电流激发所发出的蓝光部分转换为红光或者黄光，之后该红光或者黄光经过反射层反射，与蓝光光谱叠加，从而产生白光。

Claims (7)

1.一种产生白光的有机电致发光器件，其特征在于：其是由衬底、第一电极层、有机电致发光层、第二电极层、色彩转换层、反射层依次层叠组成；所述第二电极层为半透明电极；所述半透明电极对波长范围420-700nm的透光率大于50%；所述色彩转换层由色彩转换材料制成，所述的色彩转换材料为主客体掺杂材料；所述的色彩转换材料的吸收峰值范围为420-490nm；所述反射层对波长范围400-750nm的可见光的反射率大于90%；制成反射层的材料包括Al、Ag、Cr。

2.根据权利要求1所述的一种产生白光的有机电致发光器件，其特征在于：所述的衬底包括玻璃、聚酯类、聚酰亚胺类化合物。

3.根据权利要求1所述的一种产生白光的有机电致发光器件，其特征在于：所述第一电极层为金属氧化物、导电聚合物、导电单质碳类中的一种。

4.根据权利要求3所述的一种产生白光的有机电致发光器件，其特征在于：所述的金属氧化物包括氧化铟锡、氧化锌、氧化铟锌、氧化镓锌、氧化铟镓、氧化铟镓锌。

5.根据权利要求3所述的一种产生白光的有机电致发光器件，其特征在于：所述的导电单质碳类包括碳纳米管、石墨烯、导电炭黑。

6.根据权利要求1所述的一种产生白光的有机电致发光器件，其特征在于：所述的有机电致发光层依次由空穴注入层、空穴传输层、蓝光发光层、电子传输层、电子注入层构成。

7.根据权利要求6所述的一种产生白光的有机电致发光器件，其特征在于：所述的蓝光发光层为至少一层；所述蓝光发光层由掺杂或非掺杂材料制成；所述蓝光发光层由荧光材料或磷光材料制成。