专利名称：一种有机白光器件的制作方法
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 (C.W. Tang andS. A. VanSlyke， Appl. Phys. Lett. 51,913(1987)); 2U990年，Burroughes等人报道了采用溶液方法(solution process)制备的聚合物电至拨光器件(Polymer Light-emitting diodes,简称PLEDs) (H. Burroughes etal. ， Nature 347,539(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(M. A. Baldo et al. ， Nature 395,151(1998));
有机白光器件(White 0LEDs，简称W0LEDs)可应用于全彩显示及照明，受到人们广泛关注，实现W0LEDs的方法一般为三色(红、绿、蓝，RGB)混合或二色(互补色，如橙红、蓝)混合，已有的W0LEDs技术方案主要包括 A. 1991年，Tang等人公开了一种W0LEDs，由发射蓝光的有机电致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电致发光构成的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W0LEDs，其中每个发光层分别发射红、绿、蓝电致荧光混合实现白光(J.Kido et al.， Science 267,1332(1995));
D. 2002年，D' Andrade等人报道了具有蓝绿和红色电致磷光多发光层W0LEDs (B.W. D'Andrade et al. ， Adv. Mater. 12， 147 (2002)); E. 2002年，Duggal等人报道了一种W0LEDs，由发射蓝光的聚合物电致发光器件和发射黄、橙、及红光的颜色转换层构成，其中聚合物发光层采用溶液方法制备(A. Duggalet al. ，A卯l. Phys. Lett. 80,3470(2002) ， A. Duggal et al. ， SID Int. S卿.Digest Tech.P即ers 28(2005))， Duggal等人还公开了一种W0LEDs，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); F. 2004年，D' Andrade等人报道了发光层由红、绿、蓝三种有机磷光材料掺杂在主体材料中电致磷光混合形成WOLEDs(B.W.D'Andrade et al. ， Adv. Mater. 16,624(2004));
G.2006年，Sun等人报道了具有蓝色电致荧光和红、绿电致磷光的多发光层W0LEDs (Y. R. Sun et al. ， Nature. 440， 908 (2006));
H. 2006年，Krummacher等人报道了发射蓝光的有机电致发光器件和发射黄光的颜色转换层构成，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. Kr翻acher， et al. ， Appl. Phys. Lett. 88， 113506(2006));
1.2007年，邱勇等人公开了包含颜色转换传输层的W0LEDs，其中颜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)。 J. 2009年，袁永波等人报道了一种小分子WOLEDs，由发射蓝光的有机电致发光器件和发射橙红光的颜色转换层构成，电致发光层由发蓝光的有机小分子磷光材料掺杂在有机小分子主体材料中采用真空热蒸发方法制备(Y. B. Yuan, et al. ， Optics Express 17，1577(2009)); 上述WOLEDs技术方案A、 E、 H、 I、 J利用颜色转换的方法实现WOLEDs。
发明内容
本发明提出了一种由发射红光的颜色转换层和同时发射蓝光和绿光的有机电致发光器件构成的新型有机白光器件，可应用于全彩显示及照明。 本发明提出的有机白光器件，由用于发射红光的颜色转换层(1);用于起支撑作用的基底(2);用于载流子注入和接触的底电极(3);用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的第一载流子传输层或激子阻挡层(4);用于同时发射蓝光和绿光的有机材料发光层(5);用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的第二载流子传输层或激子阻挡层(6);用于载流子注入和接触的上电极(7)依次构成。 本发明提出的有机白光器件，其颜色转换层(1)厚度为O. l纳米-l厘米；可以吸收蓝光或绿光并发射红光；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以是刚性或柔性；可以由无机或有机材料构成，包括但不局限于各种发射红光的无机或有机荧光或磷光材料掺杂的玻璃、塑料、有机小分子、聚合物、卣族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合材料，掺杂的质量百分比大于0. 01%。
本发明提出的有机白光器件，其基底(2)厚度为l微米-l厘米；在可见光范围内具有高透过率；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以是刚性或柔性；可以由无机材料或有机材料构成，包括但不局限于玻璃、塑料、有机小分子、聚合物、卣族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合材料。
本发明提出的有机白光器件，其底电极(3)厚度为0. 1纳米-1微米；导电并在可见光范围内透明；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构成，包括但不局限于铟锡氧化物(ITO)、其它导电透明的氧族化合物、导电透明的有机小分子、导电透明的聚合物、导电半透明的金属、或上述材料构成的复合材料。 本发明提出的有机白光器件，其第一载流子传输层或激子阻挡层(4)厚度为0. 1纳米-l微米；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构成，包括但不局限于有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合材料。 本发明提出的有机白光器件，其有机材料发光层(5)厚度为0. 1纳米-1微米；可以由发射蓝光和绿光的有机荧光或磷光材料构成；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；由有机材料构成，包括但不局限于各种发射蓝光和绿光的有机荧光或磷光材料掺杂的有机小分子、聚合物、或两者构成的复合材料，掺杂的质量百分比大于0. 01%。 本发明提出的有机白光器件，其第二载流子传输层或激子阻挡层(6)厚度为0. 1纳米-l微米；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无
机材料或有机材料构成，包括但不局限于有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合材料。 本发明提出的有机白光器件，其上电极(7)厚度为0. 1纳米-1微米；导电并在可见光范围内具有高反射率；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构成，包括但不局限于金属、导电的氧族化合物、导电的有机小分子、导电的聚合物、或上述材料构成的复合材料。 本发明提出的有机白光器件，由基底(2)、底电极(3)、第一载流子传输层或激子阻挡层(4)、有机材料发光层(5)、第二载流子传输层或激子阻挡层(6)、上电极(7)依次构成的电致发光器件在外加电源的驱动下同时发射蓝光和绿光。 本发明提出的有机白光器件，由发射红光的颜色转换层和同时发射蓝光和绿光的有机电致发光器件构成，颜色转换层(1)吸收部分有机电致发光器件同时发射的蓝光和绿光并将之转换为红光发射，该红光发射与透过颜色转换层(1)的另一部分蓝光和绿光三色混合形成白光。 本发明提出的有机白光器件，其颜色转换层(1)、底电极(3)、载流子传输层或激子阻挡层(4)、有机材料发光层(5)、载流子传输层或激子阻挡层(6)、上电极(7)，可采用但不局限于真空热蒸发、电子束蒸发、激光闪蒸、溅射或分子束外延等薄膜或薄层干法制备工艺制备，也可采用但不局限于旋涂、浇铸、提拉、印刷、沉淀等薄膜或薄层湿法制备工艺制备，或可采用本领域技术人员所公知的其它薄膜或薄层制备工艺制备。 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。为了让本发明特征能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图进行详细说明，如下。
图1是本发明有机白光器件的结构示意图。
1 :颜色转换层
2 :基底
3:底电极 4 :第一载流子传输层或激子阻挡层
5 :有机材料发光层
6 :第二载流子传输层或激子阻挡层
7:上电极 图1中，本发明有机白光器件由用于发射红光的颜色转换层(1)、用于起支撑作用的基底(2)、用于载流子注入和接触的底电极(3)、用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的第一载流子传输层或激子阻挡层(4)、用于同时发射蓝光和绿光的有机材料发光层(5)、用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的第二载流子传输层或激子阻挡层(6)、用于载流子注入和接触的上电极(7)依次构成。 图1中，颜色转换层(1)厚度为0. 1纳米-1厘米；可以吸收蓝光或绿光并发射红光；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以是刚性或柔性；可以由无机或有机材料构成，包括但不局限于各种发射红光的无机或有机荧光或磷光材料掺杂的玻璃、塑料、有机小分子、聚合物、卣族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合材料，掺杂的质量百分比大于0. 01%。 图1中，基底(2)厚度为1微米-1厘米；在可见光范围内具有高透过率；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以是刚性或柔性；可以由无机材料或有机材料构成，包括但不局限于玻璃、塑料、有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合材料。
图1中，底电极(3)厚度为O. 1纳米-l微米；导电并在可见光范围内透明河以是
单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构
成，包括但不局限于铟锡氧化物(ITO)、其它导电透明的氧族化合物、导电透明的有机小分
子、导电透明的聚合物、导电半透明的金属、或上述材料构成的复合材料。 图1中，第一载流子传输层或激子阻挡层(4)厚度为0. 1纳米-1微米；可以是单
层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构成，
包括但不局限于有机小分子、聚合物、卣族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、
或上述材料构成的复合材料。 图1中，有机材料发光层(5)厚度为O. l纳米-l微米；可以由发射蓝光和绿光的有
机荧光或磷光材料构成；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；
由有机材料构成，包括但不局限于各种发射蓝光和绿光的有机荧光或磷光材料掺杂的有机
小分子、聚合物、或两者构成的复合材料，掺杂的质量百分比大于0.01%。 图1中，第二载流子传输层或激子阻挡层(6)厚度为0. 1纳米-1微米；可以是单
层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构成，
包括但不局限于有机小分子、聚合物、卣族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、
或上述材料构成的复合材料。 图1中，上电极(7)厚度为0. 1纳米-1微米；导电并在可见光范围内具有高反射率；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构成，包括但不局限于金属、导电的氧族化合物、导电的有机小分子、导电的聚合物、或上述材料构成的复合材料。 图2是本发明实施例中有机白光器件的结构示意图。 图2中，颜色转换层(1)由发射红光的有机荧光材料DCJTB掺杂聚合物PMMA材料薄膜构成，可以吸收蓝光或绿光并发射红光。 图2中，基底(2)由玻璃构成，在可见光范围内具有高透过率。 图2中，底电极(3)由透明导电铟锡氧化物(ITO)构成，在可见光范围内具有高透过率。 图2中，第一载流子传输层或激子阻挡层(4)由NPB、TCTA双层薄膜构成。
图2中，有机材料发光层(5)由发射蓝光的有机小分子磷光材料(FIrpic)掺杂有机小分子主体材料(TCTA)的蓝光发射层、TPBi薄膜隔离层、发射绿光的有机小分子磷光材料(Ir(卯y)》掺杂有机小分子主体材料(TPBi)的绿光发射层构成。
图2中，第二载流子传输层或激子阻挡层(6)由TPBi、Cs2C03双层薄膜构成。
图2中，上电极(7)由导电并在可见光范围内具有高反射率的金属A1薄膜构成。
图3是本发明实施例中有机白光器件的输出光谱图。 图3中，有机白光器件的输出光谱分别由蓝光(峰值波长约为470nm)、绿光(峰值波长约为510nm)及红光(峰值波长约为600nm)构成，蓝、绿、红三色共混形成白光，其中蓝光和绿光发射来自有机电致发光器件中的有机材料发光层(5)的电致发光，而红光发射来自颜色转换层(1)吸收部分有机材料发光层(5)发射的蓝光和绿光并将之转换为红光发射，该红光发射与透过颜色转换层(1)的另一部分蓝光和绿光三色混合形成白光。
实施例 首先，将发射红光的有机荧光材料(DCJTB)按一定质量百分比(0. 5% )均匀分散在聚合物(PMMA)的氯仿溶液中，随后将其旋涂在显微镜盖玻片(厚度约为150微米)表面，在室温下自然形成厚度为微米量级(约i-io微米)的颜色转换层(1)。
其次，在玻璃基底(2)(厚度约为1毫米)、透明导电铟锡氧化物(ITO)(厚度约为40纳米)底电极(3)上采用真空热蒸发镀膜的方法连续制备厚度为纳米量级的NPB、 TCTA薄膜作为多层结构第一载流子传输层或激子阻挡层(4)用于注入和传输空穴、阻挡电子；然后采用共蒸发镀膜的方法制备厚度为纳米量级的、由发射蓝光的有机小分子磷光材料(FIrpic)掺杂有机小分子主体材料(TCTA)的蓝光发射层，再采用热蒸发镀膜的方法制备厚度为纳米量级的TPBi薄膜隔离层，然后采用共蒸发镀膜的方法制备厚度为纳米量级的、由发射绿光的有机小分子磷光材料(Ir(ppy)3)掺杂有机小分子主体材料(TPBi)的绿光发射层，上述蓝光发射层、隔离层、绿光发射层构成多层结构有机材料发光层(5);随后采用热蒸发镀膜的方法制备厚度为纳米量级的TPBi、 Cs2C03薄膜作为多层结构第二载流子传输层或激子阻挡层(6)用于注入和传输电子、阻挡空穴；最后利用真空热蒸发镀膜的方法制备厚度为纳米量级的高反射导电A1薄膜作为上电极(7)。 最终，将发射红光的颜色转换层(1)和同时发射蓝光和绿光的有机电致发光器件出光面利用折射率匹配液粘合，本发明实施例中有机白光器件结构如图2所示，颜色转换层/Glass/IT0(40nm)/NPB(40nm)/TCTA(5nm)/FIrpic:TCTA(10 %，30nm)/TPBi(2nm)/Ir (ppy) 3: TPBi (7% ， 10nm) /TPBi (30nm) /Cs2C03 (lnm) /Al (100nm)。 如图3所示，是本发明实施例有机白光器件的输出光谱图，有机白光器件的输出光谱分别由蓝光(峰值波长约为470nm)、绿光(峰值波长约为510nm)及红光(峰值波长约为600nm)构成，蓝、绿、红三色共混形成白光，其中蓝光和绿光发射来自有机电致发光器件中的有机材料发光层(5)的电致发光，而红光发射来自颜色转换层(1)吸收部分有机材料发光层(5)发射的蓝光和绿光并将之转换为红光发射，该红光发射与透过颜色转换层(1)的另一部分蓝光和绿光三色混合形成白光。 本发明实施例中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l本发明实施例的有机白光器件性能
最大亮度(cd/m2)6000
最大效率(lm/W)11
CIE色坐标(0. 33,0. 42)
显色指数70
色温(K)5420 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及其英文縮写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。
权利要求
一种有机白光器件，其特征在于由用于发射红光的颜色转换层(1)、用于起支撑作用的基底(2)、用于载流子注入和接触的底电极(3)、用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的第一载流子传输层或激子阻挡层(4)、用于同时发射蓝光和绿光的有机材料发光层(5)、用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的第二载流子传输层或激子阻挡层(6)、用于载流子注入和接触的上电极(7)依次构成。
2. 根据权利要求l所述的有机白光器件，其特征在于所述的颜色转换层(1)厚度为`0. 1纳米-1厘米；可以吸收蓝光或绿光并发射红光；可以是刚性或柔性；可以是单层或多 层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机或有机材料构成，包括但不局限于各种发射红光的无机或有机荧光或磷光材料掺杂的玻璃、塑料、有机小分子、聚合物、 卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合材料，掺杂的质量百分比大于0.01%。
3. 根据权利要求l所述的有机白光器件，其特征在于所述的基底(2)厚度为l微米-l 厘米；在可见光范围内具有高透过率；可以是刚性或柔性；可以是单层或多层结构，其中每 层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构成，包括但不局限于玻璃、 塑料、有机小分子、聚合物、卣族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料 构成的复合材料。
4. 根据权利要求1所述的有机白光器件，其特征在于所述的底电极(3)厚度为0. 1 纳米-l微米；导电并在可见光范围内透明；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一 组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构成，包括但不局限于铟锡氧化物(IT0)、 其它导电透明的氧族化合物、导电透明的有机小分子、导电透明的聚合物、导电半透明的金 属、或上述材料构成的复合材料。
5. 根据权利要求1所述的有机白光器件，其特征在于所述的第一载流子传输层或激 子阻挡层(4)厚度为O. l纳米-l微米；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构成，包括但不局限于有机小分子、聚合物、卤 族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合材料。
6. 根据权利要求l所述的有机白光器件，其特征在于所述的有机材料发光层(5)厚 度为0. 1纳米-1微米；可以由发射蓝光和绿光的有机荧光或磷光材料构成；可以是单层或 多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；由有机材料构成，包括但不局限于各种 发射蓝光和绿光的有机荧光或磷光材料掺杂的有机小分子、聚合物、或两者构成的复合材 料，掺杂的质量百分比大于0. 01 % 。
7. 根据权利要求1所述的有机白光器件，其特征在于所述的第二载流子传输层或激 子阻挡层(6)厚度为O. l纳米-l微米；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构成，包括但不局限于有机小分子、聚合物、卤 族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合材料。
8. 根据权利要求l所述的有机白光器件，其特征在于所述的上电极(7)厚度为O. l纳米-l微米；导电并在可见光范围内具有高反射率；可以是单层或多层结构，其中每层可以 由单一组分或多组分构成；可以由无机材料或有机材料构成，包括但不局限于金属、导电的氧族化合物、导电的有机小分子、导电的聚合物、或上述材料构成的复合材料。
9. 根据权利要求1所述的有机白光器件，其特征在于由所述基底(2)、底电极(3)、第一载流子传输层或激子阻挡层(4)、有机材料发光层(5)、第二载流子传输层或激子阻挡层(6)、上电极(7)构成的电致发光器件在外加电源的驱动下同时发射蓝光和绿光。
10.根据权利要求l所述的有机白光器件，其特征在于由发射红光的颜色转换层和同时发射蓝光和绿光的有机电致发光器件构成，颜色转换层(1)吸收部分有机电致发光器件同时发射的蓝光和绿光并将之转换为红光发射，该红光发射与透过颜色转换层(1)的另一部分蓝光和绿光三色混合形成白光。
全文摘要
本发明涉及一种有机白光器件，其包括用于发射红光的颜色转换层(1)；用于起支撑作用的基底(2)；用于载流子注入和接触的底电极(3)；用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的第一载流子传输层或激子阻挡层(4)；用于同时发射蓝光和绿光的有机材料发光层(5)；用于注入或传输或阻挡载流子或阻挡激子的第二载流子传输层或激子阻挡层(6)；用于载流子注入和接触的上电极(7)。本发明公开了一种由发射红光的颜色转换层和同时发射蓝光和绿光的有机电致发光器件构成的有机白光器件，可应用于全彩显示及照明。
文档编号H01L51/52GK101710609SQ20091019434
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月1日 优先权日2009年12月1日
发明者周翔, 王振, 袁永波, 陈双文 申请人:中山大学