CN1638565A

CN1638565A - 有机白光发光器件

Info

Publication number: CN1638565A
Application number: CN200410082023.8A
Authority: CN
Inventors: 秋惠容; 李定益
Original assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Current assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: US20050136289A1; CN100544057C

Abstract

本发明提出了一种通过结构简化能够实现极好色纯度和高效的有机白光发光器件。该有机白光发光器件包括沉积在阳极和阴极之间的发射层、空穴阻挡层和电子传输层，对该阳极和阴极施加偏压，其中在发射层中掺杂具有蓝色发光性质的主材料和具有橙色和红色发光性质中的任一种的第一客材料，以及在电子传输层中包含具有绿色发光性质的材料。

Description

有机白光发光器件

本申请要求2003年12月22日申请的韩国专利申请Nos.2003-94755和2004年7月6日申请的韩国专利申请2004-52214的优先权和利益，其内容在此全部引入作为参考。

1.技术领域

本发明涉及用作显示器件的有机白光发光器件(white organic lightemitting device)，更具体地，涉及通过结构简化能够展现出极好色纯度和高效的有机白光发光器件。

2.背景技术

随着电讯业的发展，对显示器件的需要已经快速增加。当前，要求显示器件重量轻、厚度薄和分辨率高。根据这一要求，已经开发了利用液晶显示性质(LCD)或有机发光性质的显示器件。

不同于现有采用玻璃衬底(substrate)的显示器件，为了使显示器件轻便且薄，采用轻而薄的塑料衬底是有利的。

在目前的显示器件中，有机发光器件作为采用塑料衬底的下一代显示器件已引起人们的关注，这是因为它最具有实用性。因此对这种有机发光器件已进行了深入细致的研究。

通过对形成在发射层两端的阴极和阳极分别施加电压或电流，采用有机物质为主要组分的有机发光器件能发出光。通常，为了获得更好的发光性质，有机发光器件采用多层结构，其中空穴注入层和/或空穴传输层，及电子传输层和/或电子注入层由有助于发射层两侧电子和空穴注入的材料形成。

常规地，单色有机发光器件布置成在衬底上堆积阳极(anode)、发射层(emission layer)和阴极(cathode)的结构构成。根据包括发射层的材料的种类，有机发光器件能发出各种颜色的光。为了制作具有白色发光性质的有机发光器件，一种方法是堆积(stack)具有红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)(光的三原色)发光性质的发光材料，或堆积具有互补色关系的发光材料。因此，有机白光发光器件可以分类为三波长有机白光发光器件和双波长有机白光发光器件。

常规的三波长有机白光发光器件具有在衬底上堆积阳极、发射层和阴极的结构，其中发射层是由红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)发光材料形成的。

如上所述，采用三原色发光材料的三波长有机白光发光器件有极好的色纯度。然而，由于红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)发光材料堆积在一起，三波长有机白光发光器件表现为颜色稳定性被根据施加的电流或时间的(电)势能改变的特点。当合适的空穴阻挡层插入发光材料的层之间时，颜色稳定性能得到改善。但是，在这种情况下，三波长有机白光发光器件具有复杂的结构，从而引起制作困难和低效率等问题。

同时，常规的双波长有机白光发光器件具有在衬底上堆积阳极、发射层和阴极的结构，其中发射层是由具有互补色关系的发光材料形成的。

对于双波长有机白光发光器件，采用具有互补色关系的发光材料的结合，例如天蓝色和红色发光材料，或者蓝色和橙色发光材料。因此，双波长有机白光发光器件比三波长有机白光发光器件易于制作且效率高。然而，由于绿色发光性质比红色和蓝色发光性质(blue luminescence property)效率低，因此双波长有机白光发光器件的色彩重现性差。因为这些原因，双波长有机白光发光器件很难应用在对色纯度和色彩重现性(color reproduction)都要求高的应用领域，如显示领域、照明领域等。

发明内容

本发明涉及通过利用单个发射层这一简单结构实现高效率的具有白色发光性质的有机发光器件。

本发明也涉及通过利用单个发射层这一简单结构实现具有高的色彩重现性的三波长有机白光发光器件。

本发明的一个方面是提供一种有机白光发光器件，其包括：阳极和阴极，对该阳极和阴极施加偏压；发射层，其中掺杂了具有蓝色发光性质的主材料(host)和具有橙色和红色发光性质中的任一种的第一客材料(guest)，在发射层中用于限制空穴的空穴阻挡层，和具有绿色发光性质的电子传输层，其中发射层、空穴阻挡层和电子传输层堆积在阳极和阴极之间。优选有机白光发光器件另外掺杂了能够提高蓝光发光材料效率的第二客材料。

本发明的另一个方面是提供一种有机白光发光器件，其具有在沉积衬底上的阳极和阴极之间的空穴注入层、空穴传输层、发射层、空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层，包括：在发射层中掺杂的具有蓝色发光性质的主材料和具有橙色和红色发光性质中的任一种的第一客材料，及在电子传输层中形成的具有绿色发光性质的材料。

优选蓝光发光材料是具有2.5eV至3.5eV带隙的DPVBi和NPB中的任一种。第一客材料是具有1.7eV至2.2eV带隙的红光发光材料，如DCM、DCJTB和DADB，且掺杂浓度为0.01-5％。

优选第二客材料是具有2.5eV至3.5eV带隙(band gap)的DSA-Amine和苝中的任一种，且掺杂浓度为0.1-10％。

空穴阻挡层由其最高已占分子轨道(HOMO)能量能级(level of highestoccupied molecular orbital energy)比发射层高的材料(如BCP或TAZ)形成，并且形成的厚度小于Forster能量转移半径(energy transfer radius)以使得激子(excitions)能进行从发射层到电子传输层的Forster能量转移。

附图说明

参照附图详细说明本发明的优选实施方式，本发明的上述和其它特征和优点对于本领域的普通技术人员将会变得更为明显，其中：

图1是用于解释本发明有机白光发光器件的剖面图；和

图2示出了根据本发明制作的有机白光发光器件的发射光谱。

具体实施方式

在下文将详细说明本发明的示范性实施方式。然而，本发明并不限于下面公开的实施方式，而能以各种形式来实现。因此，提供本实施方式用于全面公开本发明并向本领域的普通技术人员完全告知本发明的范围。

图1是用于解释本发明有机白光发光器件的剖面图。

在由透明玻璃、石英或塑料制成的衬底31上形成透明电极材料制的阳极32。在阳极32上形成有助于空穴注入的空穴注入层(HIL)33。在空穴注入层33上形成空穴传输层(HTL)34，其中HTL 34使得空穴具有良好的流动性并易于传输至发射层35。

在HTL 34上形成发射层35，该发射层形成作为主材料的蓝色发光材料，并且其中掺杂能够展现橙色或红色发光性质的第一客材料。此时，在发射层35中可另外掺杂了第二客材料，其中该第二客材料能提高蓝光发光材料的效率。

在发射层35上形成用于限制发射层35中的空穴的空穴阻挡层(HBL)36。在HBL 36上形成具有绿色发光性质的并使得电子有效传输至发射层35的电子传输层(ETL)37。

在ETL 37上形成电子注入层(EIL)38，在EIL 38的所需区域中形成阴极39。

其次，说明制作有机白光发光器件的方法。

在由透明玻璃、石英或塑料制成的衬底31上形成阳极32。阳极32是由具有高传导率(conductivity)和高功函的透明电极材料如ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)等制成，并且在沉积透明电极材料之后进行图案化。

用有助于空穴注入的材料如MTDATA(4，4’，4”-三[N，-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺)、CuPc(铜钛菁)、PEDOT/PSS(聚亚乙基二氧噻吩(polyethylenedioxythiophene)/聚苯乙烯磺酸酯(polystyrenesulphonate))等在阳极32上形成厚度为大约10nm至50nm的HIL 33。

在HIL 33上形成厚度为大约10nm至100nm的HTL 34，该HTL 34使得空穴具有良好的流动性并易于传输至发射层35。优选HTL 34由具有良好的空穴流动性的材料如TPD(N，N′-二苯基-N，N′-双(3-甲基苯基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺)(N，N′-diphenyl-N，N′-bis(3-methylphenyl)-1，1′-biphenyl-4，4′-diamine)、NPB(4，4′-双[N-1-萘基-1-)-N-苯基-氨基]-联苯)(4，4′-bis[N-1-naphthyl-1-)-N-phenyl-amino]-biphenyl)形成。

在HTL 34上形成发射层35，该发射层形成作为主材料的蓝光发光材料并在其中掺杂能展现橙色或红色发光性质的第一客材料。可以另外掺杂能提高蓝光发光材料效率的第二客材料。可以在所需速度下沉积发射层35，并通过调节沉积速度并同时进行沉积的方法进行掺杂。发射层35优选形成大约10nm至大约100nm的厚度，该厚度能够使有机白光发光器件的效率最大化。

可以采用带隙为2.5eV至3.5eV的DPVBi(1，4-双(2，2′-二苯基乙烯基)苯)(1，4-bis(2，2′-diphenyl vinyl)benzene)、NPB等作为蓝光发光材料。

可以采用带隙为1.7eV至2.2eV的红光发光材料如DCM(4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-(对-二甲基氨基-苯乙烯基)-4H-吡喃)，DCJTB(4-(二氰基亚甲基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定基-9-烯基)-4H-吡喃)(4-(dicyanomethylene)2-t-butyl-6-(1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-ryran)，DADB(4，4′-二氨基二苄基-2，2′-二磺酸)等作为第一客材料，并在某一浓度(例如0.01-5％，优选0.05％)下掺杂使得蓝色能量不向红色第一客材料移动。

可以采用带隙为2.5eV至3.5eV的蓝光发光材料如DSA-Amine(氨基取代的联苯乙烯基亚芳基胺)，苝等作为第二客材料，并在某一浓度(例如0.1-10％，优选5％)下掺杂使得能够获得最佳蓝光效率。

在发射层35上形成用于限制发射层35中的空穴的HBL 36。HBL 36可以采用已占HOMO(最高已占分子轨道)能量的能级比发射层35高的材料，如BCP(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)、TAZ(3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基(biphenylyl))-1，2，4-三唑)等。BCP、TAZ等材料具有比发射层35高出大约0.5eV至大约1.0eV的HOMO能级。

HBL 36形成的厚度小于Forster能量转移半径，例如为1-5nm。设定这一厚度以使激子能进行从发射层35到ETL 37的Forster能量转移，从而ETL37可具有发光性质。在文献中有关于Forster能量转移半径的描述，例如X.G.Jacket等的“Electrophosphorescence from a polymer guest-host systemwith an iridium complex as guest：Forster Energy transfer and ChargeTrapping，”Advanced Functional Materials 2003，13，pp439-444。

在HBL 36上形成ETL 37。该ETL 37具有绿色发光性质且使得将电子有效传输至发射层35中成为可能。ETL 37优选由具有绿色发光性质的材料形成，如三-(8-羟基喹啉铝)(Alq3)，4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BPhen)等。

在ETL 37上形成EIL 38。可以采用如1，3，4-噁二唑衍生物(PBD)，4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BPhen)或掺杂Li的BPhen的有机薄层或者如LiF、NaF、AlO或CsF的无机薄层作为EIL 38。另外，EIL 38优选由便于从阴极注入电子的材料形成。

在EIL 38上所需区域中形成阴极39。阴极39可以由Al、Ag、LiAl、Mg/Al、Mg/Ag等制成。

为了采用通常的方法获得白色发光性质，将橙色光发光材料沉积在蓝光发光材料上，或者将红光发光材料沉积在天蓝色光发光材料上。然而，在这种情况下，由于绿光发光材料的低发光性质，色彩重现性降低。另外，为了将发射层简化成单层结构，将橙色客材料直接掺杂到蓝色主材料中，或者将红色客材料直接掺杂到天蓝色主材料中。在这种情况下，能量很容易从蓝色或天蓝色主材料转移到能量带隙小的橙色或红色客材料，所以难以发出白光。

因此，本发明的目的是通过形成作为主材料的蓝光发光材料和通过形成其中掺杂了能展现橙色和红色发光性质的第一客材料的发射层35从而具有蓝色和红色发光性质。增加能够提高蓝光发光材料效率的第二客材料是可行的。另外，为了改善在双波长有机白光发光器件存在的问题即色纯度，在发射层35上形成HBL 36以有效地限制发射层中的空穴以便增加发光效率。此时，为了使得激子能进行从发射层35到ETL 37的Forster能量转移，HBL 36形成的厚度比Forster能量转移半径薄。结果，HTL 37具有绿色发光性质。

图2示出了根据本发明制作的有机白光发光器件的发射光谱。用于该测量的有机白光发光器件的构造形成如下。在ITO阳极32和Al阴极39之间沉积的各种材料：10nm厚的MTDATA作为HIL 33、30nm厚的NPB作为HTL 34、300nm厚的DPVBi作为发射层35、3nm厚的BCP作为HBL36、30nm厚的Alq作为ETL 37和1nm厚的LiF作为EIL 38，发射层35中掺杂了0.05重量％的DADB和3.0重量％的DSA-Amine。用MinoltaCS1000光谱仪测量具有上述构造的有机白光发光器件的发光性质，所测量的发射光谱如图2所示。为了实施本测量，在阳极32和阴极39之间施加20mA/cm²的电流。如上所述，该有机白光发光器件表现出极好的白色发光性质，即尽管是单色光发光构造但表现出整个可见光范围的发光性质。

在通常的有机白光发光器件中，沉积具有互补色关系的两发射层或沉积三原色的三发射层，从而产生白色发光性质。然而，在这种情况下，存在着需要沉积多层有机薄层的麻烦和发光效率劣化的问题。

本发明实现了构造简单并具有单个发射层的有机白光发光器件，从而使得制作容易、制造成本下降。由于由三波长白色产生的颜色制造(colorproduction)极好，本发明的有机白光发光器件可以实现通用的能获得高效率白色的有机白光发光器件。此外，当采用本发明的有机白光发光器件时，其易于实施液晶显示器(LCD)，该液晶显示器包括白光背光、滤色器、发光板、有机白色LED等。

在参考本发明的具体实施方式说明并描述了本发明的同时，本领域的技术人员应理解在不偏离本发明的实质和范围内，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims

1.一种有机白光发光器件，其包含：

阳极和阴极，向其施加偏压；和

发射层，向其中掺杂了具有蓝色发光性质的主材料和具有橙色或红色发光性质的第一客材料，在发射层中用于限制空穴的空穴阻挡层，和具有绿色发光性质的电子传输层，

其中所述发射层、空穴阻挡层和电子传输层堆积在阳极和阴极之间。

2.权利要求1所述的有机白光发光器件，其中另外掺杂了能改善蓝光发光材料效率的第二客材料。

3.权利要求1所述的有机白光发光器件，其中所述蓝光发光材料是具有2.5eV至3.5eV带隙的DPVBi和NPB中的任一种。

4.权利要求1所述的有机白光发光器件，其中所述第一客材料是具有1.7eV至2.2eV带隙的DCM、DCJTB和DADB中的任一种，且掺杂浓度为0.01-5％。

5.权利要求1所述的有机白光发光器件，其中所述第二客材料是具有2.5eV至3.5eV带隙的DSA-Amine和苝中的任一种，且掺杂浓度为0.1-10％。

6.权利要求1所述的有机白光发光器件，其中在所述阳极和发射层之间另外插入空穴注入层和空穴传输层。

7.权利要求1所述的有机白光发光器件，其中在所述空穴传输层上还形成电子注入层。

8.权利要求1所述的有机白光发光器件，其中所述空穴阻挡层由最高已占分子轨道(HOMO)能级比发射层高的材料形成。

9.权利要求8所述的有机白光发光器件，其中所述材料是BCP和TAZ中的任一种。

10.权利要求1所述的有机白光发光器件，其中所述空穴阻挡层形成的厚度小于Forster能量转移半径以使得激子能进行从发射层到电子传输层的Forster能量转移。

11.权利要求10所述的有机白光发光器件，其中所述空穴阻挡层形成的厚度为1-5nm。

12.一种有机白光发光器件，其具有沉积在衬底上的阳极和阴极之间的空穴注入层、空穴传输层、发射层、空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层，包含：

掺入发射层中的具有蓝色发光性质的主材料和具有橙色和红色发光性质中的任一种的第一客材料；和

在电子传输层中形成的具有绿色发光性质的材料。

13.权利要求12所述的有机白光发光器件，其中所述空穴阻挡层形成的厚度小于Forster能量转移半径以使得激子能进行从发射层到电子传输层的Forster能量转移。

14.权利要求12所述的有机白光发光器件，其中另外掺杂了能改善蓝光发光材料效率的第二客材料。