专利名称：白光有机电致发光显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机电致发光显示器件，特别是涉及利用超薄发光层来实现白光发射，并提高电致发光元件显示品质的制备技术。本发明适用于发白光的有机电致发光显示器加彩色滤光片方式的全彩色有机电致发光显示器件，及彩色液晶显示的背光灯等领域。
背景技术：
近年来，使用有机电致发光(Electroluminescence以下简称为“有机EL”)元件的有机EL显示器件，正因取代阴极射线管(CRTCathode Ray Tube)或液晶显示器(LCDLiquid CrystalDisplay)而受到瞩目。有机EL显示器件是类似发光二极管的一种显示器件，是在阳极和阴极之间顺序插入各种功能层，包括载流子注入层，载流子传输层和发光层，在两个电极之间加上适当的电压，器件就能发光。在US 4,769,292和4,885,211中分别描述了这种多层结构的有机EL显示器件。
高效率的白光有机EL显示器件，除了可以作为通常的信息显示器件，也可用于液晶显示器(LCD)的背光源、汽车车内及办公室照明等。白光有机EL显示器件在实现全彩色有机电致发光显示器件方面，具有高亮度、高效率、低成本、易制作等优点。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大约(0.33，0.33)的CIE色坐标。
以下的专利给出了实现白光的几种方法，器件的结构都是包括在阴极和阳极之间的载流子传输层和有机发光层。US 5,683,823给出一种实现白光发射的方法，是在一主体材料中同时掺杂红光和蓝光材料。这个器件有非常好的电致发光特性，但红光和蓝光材料的掺杂比例很小，分别是主体材料的0.12％和0.25％。专利JP 7,142,169则是在空穴传输层后面依次生长一蓝光发光材料，然后是一绿光发光材料，并在这一绿光发光层的某一区域通过掺杂的方式形成一红光荧光层。然而这些实现白光的方法都是利用小剂量的染料掺杂来实现的，这使器件的结构变得复杂，且由于掺杂剂量不好控制，器件制作的重复性差，给大规模的生产带来很大难度。
发明内容
本发明针对现有有机器件制备技术中存在的器件结构复杂，且掺杂的发光层在制备时难以控制等缺陷，提出一种实现白色发光的方法。通过提供一种实现红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色的方法，即通过有机超薄发光层(厚度在0.1～10nm之间)的加入来实现三基色发光，进而实现白光的发射。
本发明的白光有机电致发光显示器件，其包括基板，第一电极，第一载流子注入层，第一载流子传输层，第一载流子阻挡层，第二载流子传输层，第二电极。所述红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层分布在第一载流子传输层或第二载流子传输层内。具体包括如下几种结构第一，是在绝缘基板上形成具有第一电极、第一载流子注入层、第一载流子传输层、红色发光层、第一载流子阻挡层、第二载流子传输层和第二电极的结构。其中，红色发光层被插入到第一载流子传输层中，其与能够发出蓝光的第一载流子传输层材料配合来实现白光的发射。
第二，是在绝缘基板上形成具有第一电极、第一载流子注入层、第一载流子传输层、红色发光层、绿色发光层、第一载流子阻挡层、第二载流子传输层和第二电极的结构。其中，红色发光层和绿色发光层分别被插入到第一载流子传输层中，其与能够发出蓝光的第一载流子传输层材料配合来实现白光的发射。
第三，是在绝缘基板上形成具有第一电极、第一载流子注入层、第一载流子传输层、第一载流子阻挡层、第二载流子传输层和第二电极的结构。其中，在第一载流子传输层中分别插入红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层来实现白光的发射。
第四，是在绝缘基板上形成具有第一电极、第一载流子注入层、第一载流子传输层、发光层、第一载流子阻挡层、第二载流子传输层和第二电极的结构。其中，在第一载流子阻挡层的一侧或两侧，即在第一载流子传输层或第二载流子传输层中分别插入红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层来实现白光的发射。
第五，是在绝缘基板上形成具有第一电极、第一载流子注入层、第一载流子传输层、第二载流子传输层和第二电极的结构。其中，在第一载流子传输层和第二载流子传输层中分别插入红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层来实现白光的发射。
图1为本发明实施方式一的白光有机电致发光显示器件的剖面图。
图2为本发明实施方式二的白光有机电致发光显示器件的剖面图。
图3为本发明实施方式三的白光有机电致发光显示器件的剖面图。
图4为本发明实施方式四的白光有机电致发光显示器件的剖面图。
图5为本发明实施方式五的白光有机电致发光显示器件的剖面图。
图6为本发明采用实施方式一的精神制作的发光器件的电致发光光谱图。
图中1基板；2第一电极；3第一载流子注入层；4第一载流子传输层；5第一载流子阻挡层；6第二载流子传输层；7第二电极；8R红色发光层；8G绿色发光层；8B蓝色发光层。
具体实施例方式
以下，结合附图详细说明本发明的实施方式。
实施方式一图1为本发明实施方式一的白光有机电致发光显示器件的剖面图。
在此方案中，白光的实现是通过发蓝光的第一载流子传输层4材料，及一种发光光谱在红色发光区的红色发光层8R来实现的，此红色发光层8R的厚度在0.1～10nm之间。红色发光层8R在器件中起到陷阱的作用，同时存在从第一载流子传输层4材料到红色发光层8R材料的能量传递过程，使得激子能有效地在红色发光层8R中形成并复合发光，其发出的红光与第一载流子传输层4材料发出的蓝光叠加而实现白光的发射。
基板1的厚度在0.3mm～1.5mm之间，材料由透明的玻璃或聚合物材料制成。适宜的聚合物材料的实例为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚酯、聚砜、聚醚酰亚胺、聚硅氧烷或环氧树脂等。
第一电极2由高功函数(work function)(例如大于约4.5eV，优选约5～5.5eV)的材料组成，适宜用作此电极的材料有铟锡氧化物(ITO)、锡氧化物、铟氧化物、锌氧化物、铟锌氧化物或锌铟锡氧化物等，此外一些金属，如金也是合适的。
第一载流子注入层3是在第一电极2的表面沉积而成，其材料包括PEDOTPSS、CuPc或M-TDATA等，其厚度范围在20～200nm之间，实验证明其厚度可以是20nm、35nm、40nm、60nm、80nm、120nm、150nm、180nm，优选20～100nm。
第一载流子传输层4沉积在第一载流子注入层3上面，其同时可以作为蓝光发光材料。第一载流子传输层4为苯基吗琳(NPB)，TPD等，其厚度范围在20～200nm之间，实验证明其厚度可以是20nm、25nm、30nm、40nm、50nm、80nm、100nm、120nm、160nm，优选40～100nm。并且第一载流子传输层4被红光发光层8R分成两部分，靠近第一电极2部分的厚度为20～199nm，靠近第二电极7部分的厚度为180～1nm，此时第一载流子传输层4的厚度为200nm。
红色发光层8R被插入到第一载流子传输层4中，是通过陷阱作用或能量传递过程来实现红光发射的，此层的厚度范围在0.1～10nm之间，实验证明厚度可以是0.1nm、0.2nm、0.5nm、0.8nm、1nm、2nm、5nm、8nm，优选0.1nm～2nm。红色发光层8R的材料包括DCM1、DCM2、DCJT、DCJTB、DCJMTB、DCJTI或PtOEP等荧光或磷光材料。
第一载流子阻挡层5的作用是利用材料的特殊的能级结构(较低的HOMO能级)来控制空穴的注入，其材料包括聚(N-乙烯基咔唑)、bathocurpoine(BCP)、Balq等。所述的第一载流子阻挡层5的厚度在5～50nm之间，实验证明厚度可以是5nm、10nm、20nm、35nm、45nm、50nm，优选5～30nm。
第二载流子传输层6是具有较高的电子迁移率的材料，用来作为第二载流子传输层6的材料为8-羟基喹啉的有机络合物，如8-羟基喹啉铝(AlQ)、TPBI、1，2-二苯乙烯衍生物、蒽衍生物或呃二唑衍生物等。其厚度范围在20～200nm之间，实验证明其厚度可以是20nm、35nm、40nm、50nm、80nm、100nm、120nm、160nm，优选40～100nm。
第二电极7由具有低功函数(work function)(例如小于4eV)的材料组成，例如金属K、Li、Na、Mg、La、Ce、Ca、Sr、Ba、Al、Ag、Sm或Eu，及其合金或混合物，优选的制备第二电极8的材料是Ag:Mg、Al:Li、In:Mg或Al:Ca合金。层状的非合金结构也可以，例如金属(如Ca)或非金属(如LiF，CsF)的薄层，并用一些其它金属层(如Al或Ag)覆盖，第二电极7的厚度范围在20～200nm之间。
发光元件实例本发明引入DCJTB作为红光材料，并根据实施方式一的精神制作了白光有机电致发光器件。该器件的结构包括以下依次布置的组件ITO/CuPc(35nm)/NPB(50nm)/DCJTB(0.4nm)/NPB(10nm)/BCP(15nm)/AlQ(60nm)/LiF(0.3nm)/Al(150nm)。图6为该电致发光器件的光谱图，其在CIE(Commission Internationale de I’Eclairage)色度图上的坐标为(0.3178，0.3318)。
实施方式二图2为本发明实施方式二的白光有机电致发光显示器件的剖面图。本实施方式与实施方式一相同构造部分的材料及参数参考实施方式一。
本实施方式是在实施方式一的基础上通过在第一载流子传输层4中加入一绿色发光层8G来提高发射光谱中绿光的发射，这样使器件的发光从光谱分布来看更适合用来制作由白光有机电致发光显示器件加彩色滤光膜构成的全彩色有机电致发光器件。
绿色发光层8G材料包括C545T、C6、Ir(ppy)3或PQIr等荧光或磷光材料。此层的厚度范围在0.1～10nm之间，实验证明厚度可以是0.1nm、0.2nm、0.5nm、0.8nm、1nm、2nm、5nm、8nm，优选0.1nm～2nm。
第一载流子传输层4被红色发光层8R和绿色发光层8G分成三部分，靠近第一电极2部分的厚度为20～199nm，中间部分的厚度0.5～10nm，靠近第二电极7部分的厚度为179.5～0nm，此时第一载流子传输层4的厚度为200nm。
实施方式三图3为本发明实施方式三的白光有机电致发光显示器件的剖面图。本实施方式与实施方式一和实施方式二相同构造部分的材料及参数参考实施方式一和实施方式二。
本实施方式是在实施方式二的基础上通过在第一载流子传输层4中再加入一层蓝色发光层8B来提高蓝光发光效率的同时提高器件的发光效率。这样在发射光谱中红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色的发射更加均衡，使器件的发光从光谱分布来看更适合用来制作由白光有机电致发光显示器件加彩色滤光膜构成的全彩色有机电致发光器件。
蓝色发光层8B材料包括perylene、DSA或BCzVBi等染料和其它高效率的荧光或磷光材料。此层的厚度范围在0.1～10nm之间，实验证明其厚度可以是0.1nm、0.2nm、0.5nm、0.8nm、1nm、2nm、5nm、8nm，优选0.1nm～2nm。
第一载流子传输层4被红色发光层8R、绿色发光层8G和蓝色发光层8B分成四部分，靠近第一电极2部分的厚度为20～199nm，中间两部分的厚度范围均在0.5～10nm之间，靠近第二电极部分的厚度为179～0nm，此时第一载流子传输层4的厚度为200nm。
实施方式四图4为本发明实施方式4的白光有机电致发光显示器件的剖面图。本实施方式与实施方式一～三相同构造部分的材料及参数参考实施方式一～三。
在本实施方式中，蓝色发光层8B和绿色发光层8G位于第一载流子传输层4中，红色发光层8R位于第二载流子传输层6中。
第一载流子传输层4被蓝色发光层8B和绿色发光层8G分成三部分，靠近第一电极2部分的厚度为20～199nm，中间部分的厚度为0.5～10nm，靠近第二电极7部分的厚度为179.5～1nm，此时第一载流子传输层4的厚度为200nm。并且第二载流子传输层6被红色发光层8R分成两部分，靠近第一电极2部分的厚度为0.5～100nm，靠近第二电极7部分的厚度为199.5～100nm，此时第二载流子传输层6的厚度为200nm。
在以上的四种实施方式中，为使白光有机电致发光器件得到合适的光谱分布和高的发光效率，关键是要调整红色发光层8R、绿色发光层8G、蓝色发光层8B和第一载流子阻挡层5的厚度，及红色发光层8R、绿色发光层8G和蓝色发光层8B在器件中的相对的位置。
实施方式五图5为本发明实施方式五的白光有机电致发光显示器件的剖面图。本实施方式与实施方式一至四相同构造部分的材料及参数参考实施方式一～四。
在本实施方式中，红色发光层8R、绿色发光层8G和蓝色发光层8B分别位于第一载流子传输层4和第二载流子传输层6中，在本器件结构第二载流子传输层6直接生长在第一载流子传输层4上。
第一载流子传输层4被蓝色发光层8B和绿色发光层8G分成三部分，靠近第一电极2部分的厚度为20～199nm，中间部分的厚度0.5～10nm，靠近第二电极7部分的厚度为179.5～1nm，此时第一载流子传输层4的厚度为200nm。并且第二载流子传输层6被红色发光层8R分成两部分，靠近第一电极2部分的厚度为0.5～100nm，靠近第二电极7部分的厚度为199.5～100nm，此时第二载流子传输层6的厚度为200nm。
又，在以上各实施方式中(实施方式一～五)，红色发光层8R、绿色发光层8G和蓝色发光层8B的上下排列次序无绝对性，只需其能级搭配相对可行即可。
权利要求
1.一种白光有机电致发光器件，其结构包括基板(1)；第一电极(2)；第一载流子注入层(3)；第一载流子传输层(4)；第一载流子阻挡层(5)；第二载流子传输层(6)；第二电极(7)；其特征是红色发光层(8R)、绿色发光层(8G)和蓝色发光层(8B)分布在第一载流子传输层(4)或第二载流子传输层(6)内。
2.根据权利要求1所述的白光有机电致发光显示器件，其特征是第二载流子传输层(6)直接生长在第一载流子传输层(4)上。
3.根据权利要求1或2所述的白光有机电致发光器件，其特征是红色发光层(8R)、绿色发光层(8G)和蓝色发光层(8B)的组合包括以下几种形式嵌入第一载流子传输层(4)中的红色发光层(8R)；嵌入第一载流子传输层(4)中的红色发光层(8R)和绿色发光层(8G)；嵌入第一载流子传输层(4)中的红色发光层(8R)、绿色发光层(8G)和蓝色发光层(8B)；嵌入第一载流子传输层(4)中的红色发光层(8R)和绿色发光层(8G)与嵌入第二载流子传输层(6)中的蓝色发光层(8B)的组合。
4.根据权利要求1所述的白光有机电致发光器件，其特征是所述的第一载流子阻挡层(5)的厚度在5～50nm之间。
5.根据权利要求1或2所述的白光有机电致发光器件，其特征是红光发光层(8R)、绿光发光层(8G)和蓝光发光层(8B)的厚度均在0.01～10nm之间，其材料包括荧光材料和/或磷光材料。
6.根据权利要求1或2所述的白光有机电致发光器件，其特征是所述第一载流子注入层(3)、第一载流子传输层(4)和第二载流子传输层(6)的厚度均为20～200nm之间。
7.根据权利要求3所述的白光有机电致发光器件，其特征是当第一载流子传输层(4)被红色发光层(8R)分成两部分时，靠近第一电极(1)部分的厚度为20～199nm，靠近第二电极(7)部分的厚度为1～180nm。
全文摘要
本发明公开了一种白光有机电致发光显示器件，其用红色发光层(8R)、绿色发光层(8G)和蓝色发光层(8B)来实现红、绿、蓝三基色的发光，进而实现白光发射。其包括基板(1)，第一电极(2)，第一载流子注入层(3)，第一载流子传输层(4)，第一载流子阻挡层(5)，第二载流子传输层(6)，第二电极(7)。所述红色发光层(8R)、绿色发光层(8G)和蓝色发光层(8B)分布在第一载流子传输层(4)或第二载流子传输层(6)内。其优点是结构简单，容易控制，适合大批量生产。本发明适用于发白光的有机电致发光显示器加彩色滤光片方式的全彩色有机电致发光显示器件，以及彩色液晶显示的背光灯，照明灯板等领域。
文档编号H01L27/28GK1933211SQ200610113669
公开日2007年3月21日 申请日期2006年10月12日 优先权日2006年10月12日
发明者邓振波, 徐登辉, 李秀芳, 陈征 申请人:北京交通大学