專利名稱：效率和穩(wěn)定性改善的發(fā)白光有機(jī)電致發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生白光的有機(jī)發(fā)光器件(OLED)。
背景技術(shù)：
OLED器件包括襯底、陽(yáng)極、有機(jī)化合物制成的空穴傳送層、含有適當(dāng)摻雜劑的有機(jī)發(fā)光層、有機(jī)電子傳送層及陰極。OLED器件之所以吸引人是因?yàn)樗鼈兊尿?qū)動(dòng)電壓低、亮度高、視角寬以及有全色平面發(fā)射顯示的能力。在US 4,769,292和4,885,211中描述了這種多層OLED器件。
高效產(chǎn)生白光的OLED器件被認(rèn)為是幾種應(yīng)用，如LCD顯示器中薄紙狀背景光源、汽車行駛方向指示燈、及辦公室照明等的低成本替換品。產(chǎn)生白光的OLED器件應(yīng)是明亮的，高效的，而且一般應(yīng)具有d’Eclairage國(guó)際委員會(huì)(CIE)色度坐標(biāo)約(0.33，0.33)。任何情況下，按本文公開的內(nèi)容定義，白光是使用者看到的具有白色的光。
下述專利和出版物公開了能發(fā)射白光的有機(jī)OLED器件的制作法，該器件包括空穴傳送層和有機(jī)發(fā)光層，并插在一對(duì)電極之間。
此前，US 5,683,823已介紹過產(chǎn)生白光的OLED器件，其中發(fā)光層包括均勻地分散在發(fā)光基質(zhì)材料中的發(fā)射紅光和藍(lán)光的材料。這種器件有良好的電致發(fā)光特性，但紅、藍(lán)摻雜劑濃度很低，例如為基質(zhì)材料的0.12％和0.25％。這樣的濃度在大規(guī)模制造過程中難以控制。
Sato等在JP 07,142,169中公開了能發(fā)射白光的器件，它的制作是，將藍(lán)光發(fā)射層粘附到空穴傳送層上，繼之粘附綠光發(fā)射層，此層具有含紅色熒光層的區(qū)域。
Kito等在《科學(xué)》，267卷，1332頁(yè)(1995)及《APL》，64卷，815頁(yè)(1994)中報(bào)導(dǎo)了一種產(chǎn)生白光的OLED器件。在這種器件中，用具有不同載波傳輸性質(zhì)的三種發(fā)射體層，各自發(fā)射藍(lán)，綠和紅光，從而產(chǎn)生白光。
US 5,405,709公開了另一種發(fā)射白光的器件，它能對(duì)空穴-電子復(fù)合作出反應(yīng)而發(fā)射白光，并包括由藍(lán)綠光至紅光的可見光區(qū)熒光。
近來，Deshpande等在《(應(yīng)用物理通訊》，75卷，888頁(yè)(1999)報(bào)導(dǎo)了使用以空穴阻隔層分離開的紅、藍(lán)和綠發(fā)光層的白光OLED器件。
然而，這些OLED器件要求甚低的摻雜劑濃度，大規(guī)模制造時(shí)使工藝難以控制。發(fā)射光的顏色也由于摻雜劑濃度的微小變化而不同。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是制作一種有效發(fā)射白光的有機(jī)器件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種高效穩(wěn)定的產(chǎn)生白光的OLED器件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并能在制造環(huán)境中復(fù)制。
已十分出人意料地發(fā)現(xiàn)，可以通過在NPB空穴傳送層中摻雜黃色摻雜劑，并在ADN基質(zhì)發(fā)射層摻雜藍(lán)色摻雜劑，制得發(fā)光效率高和運(yùn)行穩(wěn)定的產(chǎn)生白光的OLED器件。
還發(fā)現(xiàn)，在Alq電子傳送層摻雜紅熒烯并在ADN基質(zhì)發(fā)射層摻雜藍(lán)摻雜劑，就可以制得發(fā)射白光的器件。
上述目標(biāo)是通過基本上產(chǎn)生白光的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)器件達(dá)到的，該器件包括a) 襯底；b) 置于襯底上的陽(yáng)極；c) 陽(yáng)極上配置的空穴注入層；d) 空穴注入層上配置的空穴傳送層；e) 用發(fā)藍(lán)光的化合物摻雜的發(fā)光層，此層直接配置在空穴傳送層上；f) 發(fā)藍(lán)光層上配置的電子傳送層；g) 置于電子傳送層上的陰極；以及h) 空穴傳送層，電子傳送層，或者電子傳送層與空穴傳送層，在其與發(fā)藍(lán)光層接觸的相應(yīng)整個(gè)層區(qū)域或?qū)拥牟糠謪^(qū)域進(jìn)行選擇性摻雜，選擇性摻雜使用在光譜的黃色區(qū)發(fā)射光的化合物。
通過基本上產(chǎn)生白光的有機(jī)發(fā)光二極管器件進(jìn)一步達(dá)到上述目的，該器件包括
a) 襯底；b) 置于襯底上的陽(yáng)極；c) 用紅熒烯化合物摻雜的空穴傳送層，為發(fā)射光譜黃色區(qū)的光；d) 用發(fā)藍(lán)光的化合物摻雜的發(fā)光層，此層直接配置在空穴傳送層上；e) 用紅熒烯化合物摻雜的電子傳送層，為發(fā)射光譜黃色區(qū)的光，此層直接配置在發(fā)藍(lán)光層上；以及f) 置于電子傳送層上的陰極。
發(fā)明優(yōu)點(diǎn)以下是本發(fā)明的特色與優(yōu)點(diǎn)系簡(jiǎn)化了的OLED器件，通過在空穴傳送層或電子傳送層或這二者加有黃摻雜劑而產(chǎn)生白光；以及系易于控制藍(lán)和黃摻雜劑濃度的OLED器件，因?yàn)槠渲袚诫s劑的濃度很高(～2％TBP和～2％紅熒烯)。
按本發(fā)明制作的OLED器件可以以高復(fù)制率生產(chǎn)，并始終如一地具有高發(fā)光效率(5.3cd/A@20mA/cm2)。這些器件具有高度的操作穩(wěn)定性，只需低驅(qū)動(dòng)電壓。
附圖簡(jiǎn)述

圖1描繪已有技術(shù)的有機(jī)發(fā)光器件；圖2描繪另一種已有技術(shù)的有機(jī)發(fā)光器件；圖3描繪產(chǎn)生白光的OLED器件，其中空穴傳送層用紅熒烯黃色摻雜劑摻雜；圖4描繪另一種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生白光的OLED器件，其中空穴傳送層用紅熒烯黃色摻雜劑摻雜；圖5表示作為摻雜入空穴傳送層的紅熒烯函數(shù)的EL光譜分布；圖6描繪產(chǎn)生白光的OLED器件，其中電子傳送層用紅熒烯黃色摻雜劑摻雜；圖7描繪另一種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生白光的OLED器件，其中電子傳送層用紅熒烯黃色摻雜劑摻雜；圖8表示作為摻雜入Alq電子傳送層的紅熒烯的函數(shù)的EL光譜分布圖；
圖9描繪產(chǎn)生白光的OLED器件，其中紅熒烯摻雜入空穴傳送層與電子傳送層二者中；圖10描繪另一種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生白光的器件，其中紅熒烯摻雜入空穴傳送層與電子傳送層二者中；圖11表示EL光譜圖，其中紅熒烯黃色摻雜入空穴傳送層與電子傳送層二者中；圖12表示作為器件運(yùn)行時(shí)間函數(shù)的相對(duì)發(fā)光度變化，包括三種器件，它們是(A)無(wú)紅熒烯和(C)0.5％紅熒烯及(E)2.0％紅熒烯摻雜入HTL層的器件；圖13表示作為器件運(yùn)行時(shí)間函數(shù)的相對(duì)發(fā)光度變化，包括三種器件，它們是(M)無(wú)紅熒烯，(N)0.3％紅熒烯及(Q)2.0％紅熒烯摻雜入ETL層的器件；以及圖14表示作為器件運(yùn)行時(shí)間函數(shù)的相對(duì)發(fā)光度變化，包括五種器件，它們是(AA)藍(lán)光器件，(AC)0.5％紅熒烯摻雜入ETL層，(AD)1.5％紅熒烯摻雜入HTL層的白光OLED，(AE)和(AF)紅熒烯摻雜入HTL和ETL層二者的白光OLED器件。
發(fā)明詳述有機(jī)OLED器件的常規(guī)發(fā)光層包括發(fā)光或熒光材料，由于該區(qū)域電子-空穴對(duì)復(fù)合作用而產(chǎn)生電致發(fā)光。如圖1所示，最簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的OLED器件100中，發(fā)光層140夾在陽(yáng)極120和陰極130之間。發(fā)光層140是具有高發(fā)光效率的純凈材料。一種眾所周知的材料是三(8-羥基喹啉酚)鋁(Alq)，它出現(xiàn)極佳的綠色電致發(fā)光。
該簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)可以改良為三層結(jié)構(gòu)，如圖2所示，其中引入附加的電致發(fā)光層在空穴與電子傳送層之間，其主要功能是作為空穴-電子復(fù)合部位并因此引起電致發(fā)光。在這方面，各有機(jī)層的功能是不同的，所以可以使它們各處分別最優(yōu)化。因此，可以對(duì)電致發(fā)光層，即復(fù)合層進(jìn)行挑選，使之具有所要求的OLED色彩及高發(fā)光效率。同樣，電子和空穴傳送層也可以主要針對(duì)其載波傳輸性能使之最優(yōu)化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到，電子傳送層和陰極可以制成透明的，于是有助于器件穿過其頂面層而不是穿過襯底來照亮。
轉(zhuǎn)而談圖2，有機(jī)發(fā)光器件220具有透光的襯底210，在其上配置透光陽(yáng)極220。該陽(yáng)極220包括兩層220a和220b。有機(jī)發(fā)光結(jié)構(gòu)240在陽(yáng)極220和陰極230之間形成。有機(jī)發(fā)光結(jié)構(gòu)240按順序由有機(jī)空穴傳送層241，有機(jī)發(fā)光層242和有機(jī)電子傳送層243構(gòu)成。當(dāng)在陽(yáng)極220和陰極230之間施加電位差(圖中未表示)時(shí)，陰極將注入電子到電子傳送層243中，電子將遷移越過層243到發(fā)光層242。同時(shí)，空穴將由陽(yáng)極220注入到空穴傳送層241?？昭▽⑦w移越過層241，并在(或靠近)空穴傳送層241與發(fā)光層242之間的結(jié)合處與電子復(fù)合。當(dāng)遷移的電子由其傳導(dǎo)帶落入價(jià)電子帶以充填空穴時(shí)，能量便釋出形成光，而光則穿過透光的陽(yáng)極220和襯底210發(fā)射出。
有機(jī)OLED器件可以看成是二極管，它在陽(yáng)極比陰極電位高時(shí)屬正向偏壓。有機(jī)OLED器件的陽(yáng)極和陰極可各自取任何方便的常規(guī)形式，如US 4,885,211中公開的各種形式中任何一種。當(dāng)使用低功函數(shù)陰極和高功函數(shù)陽(yáng)極時(shí)，運(yùn)行電壓可以大大降低。優(yōu)選的陰極是由功函數(shù)小于4.0eV的金屬，與其功函數(shù)優(yōu)選大于4.0eV的其它一種金屬結(jié)合構(gòu)成。在US 4,885,211中，Mg∶Ag構(gòu)成一種優(yōu)選陰極結(jié)構(gòu)。在US 5,059,062中，Al∶Mg陰極是另一種優(yōu)選的陰極結(jié)構(gòu)。US5,776,622公開了使用LiF/Al雙層來增強(qiáng)有機(jī)OLED器件中的電子注入。由Mg∶Ag、Al∶Mg或LiF/Al制的陰極都是不透明的，不能通過陰極看到顯示。近來一系列的出版物(Gu等，《APL》68，2606〔1996〕；Burrows等，《應(yīng)用物理雜志》，87，3080〔2000〕；Parthasarathy等，《APL》72，2138〔1998〕，《APL》76，2128〔2000〕，《APL》，3209〔1999〕)已公開過透明的陰極。以薄的半透明金屬(～100A)及在此金屬頂面層的氧化銦錫(ITO)相結(jié)合為基礎(chǔ)的陰極。酞菁銅(CuPc)有機(jī)層還可代替薄的金屬。
常規(guī)的陽(yáng)極220a由導(dǎo)電并透明的氧化物形成。氧化銦錫由于其透明性、良好的導(dǎo)電性和較高功函數(shù)已廣泛地用作為陽(yáng)極接觸物。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)極220a可以用空穴注入層220b來加以改善。
透光襯底210可以用玻璃、石英或塑料材料來制造。
用于形成有機(jī)OLED器件空穴傳送層的優(yōu)選物料如US 4,539,507指出的是叔胺類。另一類優(yōu)選的胺類是四芳基胺類。優(yōu)選的四芳基二胺類包括兩個(gè)二芳基氨基，如式(III)指出的那樣，通過一個(gè)亞芳基鍵接。優(yōu)選的四芳基二胺類包括下示的化合物 式中Ar、Ar1、Ar2和Ar3獨(dú)立地選自苯基、聯(lián)苯基和萘基，L是二價(jià)亞萘基或dn，d是亞苯基，n是1～4的整數(shù)，以及當(dāng)L是dn時(shí)，Ar、Ar1、Ar2和Ar3中至少一個(gè)是萘基。
前述的結(jié)構(gòu)式(I)、(II)、(III)和(IV)的各種烷基、亞烷基、芳基和亞芳基各自都可以再被取代。典型的取代基包括烷基、烷氧基、芳基、芳氧基和鹵素，如氟、氯和溴。各種烷基和亞烷基一般含約1～6個(gè)碳原子。環(huán)烷基可含3～約10個(gè)碳原子，但一般含5、6或7個(gè)環(huán)碳原子，例如環(huán)戊基、環(huán)己基和環(huán)庚基結(jié)構(gòu)。當(dāng)芳基和亞芳基不是稠合芳環(huán)時(shí)，優(yōu)選它們是苯基和亞苯基。
優(yōu)選的有用(包括芳族稠環(huán))芳族叔胺類(ATA)的例子如下ATA-14，4’-二〔N-(1-萘基)-N-苯基氨基〕聯(lián)苯(NPB)ATA-24，4″-二〔N-(1-萘基)-N-苯基氨基〕-對(duì)三聯(lián)苯ATA-34，4’-二〔N-(2-萘基)-N-苯基氨基〕聯(lián)苯ATA-44，4’-二〔N-(3-苊基)-N-苯基氨基〕聯(lián)苯ATA-51，5-二〔N-(1-萘基)-N-苯基氨基〕萘ATA-64，4’-二〔N-(9-蒽基)-N-苯基氨基〕聯(lián)苯ATA-74，4″-二〔N-(1-蒽基)-N-苯基氨基〕-對(duì)三聯(lián)苯ATA-84，4’-二〔N-(2-菲基)-N-苯基氨基〕聯(lián)苯
ATA-94，4’-二〔N-(8-熒蒽基)-N-苯基氨基〕聯(lián)苯ATA-10 4，4’-二〔N-(2-芘基)-N-苯基氨基〕聯(lián)苯ATA-11 4，4’-二〔N-(2-萘并苯基)-N-苯基氨基〕聯(lián)苯ATA-12 4，4’-二〔N-(2-苝基)-N-苯基氨基〕聯(lián)苯ATA-13 4，4’-二〔N-(1-蔻基)-N-苯基氨基〕聯(lián)苯ATA-14 2，6-二(二對(duì)甲苯基氨基)萘ATA-15 2，6-二〔二(1-萘基)氨基〕萘ATA-16 2，6-二〔N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基〕萘ATA-17 N，N，N’，N’-四(2-萘基)-4，4″-二氨基-對(duì)-三聯(lián)苯ATA-18 4，4’-二〔N-苯基-N-〔4-(1-萘基)苯基〕氨基〕聯(lián)苯ATA-19 4，4’-二〔N-苯基-N-(2-芘基)氨基〕聯(lián)苯ATA-20 2，6-二〔N，N-二(2-萘基)胺〕芴ATA-21 1，5-二〔N-(1-萘基)-N-苯基氨基〕萘 用于形成本發(fā)明有機(jī)OLED器件電子傳送層的優(yōu)選物料是螯合了金屬的喔星型化合物，包括喔星本身(一般也稱為8-喹啉酚或8-羥基喹啉)的螯合物，如US 4,885,211所公開的。這樣的化合物顯示既有高水平的性能，也易于制成薄層形式。如US 5,683,823所公開的，電子傳送層也可以用卟啉類化合物來制造。高度優(yōu)選的有用卟啉類化合物例子是不含金屬酞菁類和含金屬酞菁類。有用的卟啉類化合物具體例子是酞菁銅(CuPc)。
一種發(fā)光層的優(yōu)選實(shí)施方案由基質(zhì)材料摻雜以熒光染料構(gòu)成。用這種方法，可以造出高效的EL器件。同時(shí)，EL器件的色光可以在共同基質(zhì)材料中用不同發(fā)射波長(zhǎng)的熒光染料來調(diào)色。共同轉(zhuǎn)讓的US4,769,292對(duì)使用Alq作為基質(zhì)材料的EL器件頗為詳盡地描述了這種摻雜劑系統(tǒng)。
共同轉(zhuǎn)讓的US 5,935,721也對(duì)使用9，10-二(2-萘基)蒽(ADN)衍生物作為基質(zhì)材料的發(fā)藍(lán)光OLED器件頗為詳盡地描述了這種摻雜劑系統(tǒng)。
本發(fā)明發(fā)藍(lán)光層優(yōu)選的基質(zhì)材料包括a)ADN 或b) 叔丁基ADN 下面列出的是考慮用于本發(fā)明實(shí)際制作的藍(lán)色熒光摻雜劑。
i)苝 ii)2，5，8，11-四叔丁基苝 和iii) 其它的共軛苯型化合物，如 在發(fā)射層中作黃摻雜劑用的優(yōu)選物料是紅熒烯類物質(zhì)。它們是含苯型多環(huán)發(fā)色單元的烴化合物。Hamada等在《應(yīng)用物理通訊》，75卷，1682頁(yè)(1999)中報(bào)導(dǎo)了在空穴傳送層摻雜紅熒烯及將摻雜劑DCM2摻雜入Alq發(fā)射層的發(fā)射紅光的OLED器件。
下面給出某些紅熒烯類物料及其電離勢(shì)。 通過后面的具體實(shí)施例進(jìn)一步說明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)。術(shù)語(yǔ)“百分?jǐn)?shù)”指相對(duì)于基質(zhì)材料重量的具體摻雜劑所占百分?jǐn)?shù)。
圖3～11表示按本發(fā)明制作的產(chǎn)生白光的OLED器件結(jié)構(gòu)，以及它們運(yùn)行的種種參數(shù)圖。本發(fā)明及其帶來的利益通過后面的具體實(shí)施例進(jìn)一步說明。
有關(guān)圖3，有機(jī)的發(fā)射白光器件300具有透光的襯底210，在其上配置透光的陽(yáng)極220，這些與圖2所示的相同。有機(jī)發(fā)射白光的結(jié)構(gòu)340在陽(yáng)極220和陰極230之間形成。有機(jī)發(fā)光結(jié)構(gòu)340按順序由以紅熒烯黃摻雜劑摻雜的有機(jī)空穴傳送層341a，含ADN基質(zhì)和TBP摻雜劑的發(fā)藍(lán)光層的有機(jī)發(fā)光層342，以及Alq制的有機(jī)電子傳送層343構(gòu)成。
圖4描繪了有機(jī)發(fā)白光的OLED器件400，它具有類似于圖3所示有機(jī)多層結(jié)構(gòu)340的有機(jī)多層結(jié)構(gòu)440，只是有機(jī)空穴傳送層由兩層組成，層341由未摻雜的NPB制成，而層341a用紅熒烯黃摻雜劑摻雜。
實(shí)施例1用以下方法制作OLED器件涂覆有80nm ITO的襯底依次在市購(gòu)洗滌劑中超聲清洗、在去離子水中涮洗、并在甲苯蒸汽中脫脂。這些襯底用氧等離子體處理約1分鐘，并以等離子體助沉積的CHF3涂覆1nm碳氟化合物層。制備本發(fā)明中描述的所有其它器件都用此同樣方法。
這些襯底裝入沉積室，為沉積有機(jī)層和陰極。
器件A的制作是，按順序沉積150nm NPB空穴傳送層(HTL)，20nm發(fā)藍(lán)光層(EML)，此層包括含1.5％TBP藍(lán)摻雜劑的ADN基質(zhì)，37.5nm Alq電子傳送層(ETL)，然后是0.5nm LiF和200 nmAl作為陰極的一部分。上述工序完成了OLED器件的沉積。
然后將OLED器件在充氮的干燥手套箱中密封包裝以隔開周圍的環(huán)境。用于制作OLED器件的有ITO圖案的襯底包括幾種試驗(yàn)圖案。每個(gè)器件都測(cè)試其伏安特性曲線及電致發(fā)光產(chǎn)率。
按照器件A同樣的工序制作器件B、C、D、E和F，只是150nm NPB空穴傳送層分別用不同濃度紅熒烯摻雜(B)0.3％，(C)0.5％，(D)1％，(E)2％，(F)5％。發(fā)現(xiàn)器件A在電磁譜的藍(lán)區(qū)有發(fā)射，而由器件B到C的發(fā)射向著藍(lán)-白色移動(dòng)。器件D和E的發(fā)射為白色，而器件F的發(fā)射則移向橙白色。因此在NPB空穴傳送層中最佳紅熒烯濃度下可以產(chǎn)生白光。
圖5表示器件A至F的EL光譜，其中紅熒烯在空穴傳送NPB層中的濃度由0％增至5％。發(fā)藍(lán)光層由1.5％TBP摻雜在ADN基質(zhì)中構(gòu)成。當(dāng)紅熒烯濃度約1.5～2％時(shí)，得到了CIE坐標(biāo)(0.33，0.38)的白光，其發(fā)光效率大于4.2 cd/A@20mA/cm2。因此，可以使用濃度高得多的紅熒烯黃摻雜劑和TBP藍(lán)摻雜劑。表1中列出了器件A至F的發(fā)光效率和CIE坐標(biāo)作為紅熒烯濃度的函數(shù)的情形。器件D具有4.3cd/A的發(fā)光效率，其色度坐標(biāo)CIE x，y＝0.33，0.38@20 mA/cm2電流密度。這是本發(fā)明的一個(gè)重要特色，其中在鄰接發(fā)藍(lán)光層的NPB空穴傳送層中摻雜紅熒烯可以產(chǎn)生發(fā)白光OLED。

已發(fā)現(xiàn)為了得到白光，鄰接發(fā)藍(lán)光層的NPB空穴傳送層紅熒烯黃摻雜區(qū)厚度可薄至約2nm。按圖4表示的器件結(jié)構(gòu)制作幾種器件。為求出紅熒烯摻雜的HTL層厚度，未摻雜的NPB空穴傳送層341的厚度和紅熒烯摻雜的NPB空穴傳送層341a的厚度分別在120～150nm及30～0nm之間改變。
還發(fā)現(xiàn)，為了獲得高效的發(fā)白光OLED器件，NPB空穴傳送層341a的紅熒烯摻雜區(qū)應(yīng)與發(fā)藍(lán)光層342緊密接觸，如下列實(shí)施例2中說明的那樣。
實(shí)施例2通過在紅熒烯摻雜的NPB空穴傳送層341a和發(fā)藍(lán)光層342之間插入未摻雜的NPB，制作OLED器件G、H、I、J、K和L。
表2列出這些未摻雜的NPB厚度在0～30nm之間改變時(shí)，這些器件彩色坐標(biāo)和發(fā)光效率的變化。未摻雜區(qū)厚度超過2nm時(shí)，發(fā)光效率迅速下降。未摻雜的NPB厚度進(jìn)一步增至大于10nm時(shí)，導(dǎo)致僅有藍(lán)光，說明發(fā)射變?yōu)橹幌抻谒{(lán)光發(fā)射層。

已發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生白光的OLED也可通過將黃紅熒烯摻雜劑摻雜入鄰接藍(lán)光發(fā)射層的Alq電子傳送層而制得。圖6表示有機(jī)發(fā)白光OLED器件600。該圖層號(hào)與相應(yīng)的圖3層號(hào)相同。有機(jī)發(fā)白光結(jié)構(gòu)640在陰極220和陰極230之間形成。發(fā)白光結(jié)構(gòu)640按順序由有機(jī)空穴傳送層341，包括ADN基質(zhì)和TBP摻雜劑的發(fā)藍(lán)光層的有機(jī)發(fā)光層342，以及用Alq并以紅熒烯黃摻雜劑摻雜制成的有機(jī)電子傳送層343a構(gòu)成。
圖7描繪了另一種有機(jī)發(fā)白光OLED器件700的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)類似于圖6所示，只是有機(jī)多層結(jié)構(gòu)740具有由兩層構(gòu)成的電子傳送層，層343a以紅熒烯黃摻雜的Alq構(gòu)成，層343是未摻雜的Alq。
實(shí)施例3按照?qǐng)D7所示結(jié)構(gòu)制作器件M至R。沉積順序與器件A順序相同，只是第一個(gè)20 nm Alq電子傳送層243a分別用不同濃度的紅熒烯摻雜(M)0.0％，(N)0.3％，(O)0.5％，(P)1％，(Q)2％，(R)5％。紅熒烯摻雜的Alq層繼之沉積15nm未摻雜的Alq層343，使紅熒烯摻雜的Alq和未摻雜的Alq層總厚度等于37.5nm。已發(fā)現(xiàn)器件M在電磁譜藍(lán)區(qū)有發(fā)射，而器件N和O的發(fā)射向藍(lán)白色移動(dòng)。器件P、Q和R發(fā)射白色。因此，以最適宜濃度紅熒烯摻入的Alq電子傳送層和發(fā)藍(lán)光層可以產(chǎn)生白光。
圖8表示器件M至R的EL光譜，其中電子傳送層中的紅熒烯濃度在0～5％之間改變。發(fā)藍(lán)光層中有1.5％TBP摻雜在ADN基質(zhì)中。器件P、Q、R得到白光，其中藍(lán)區(qū)和黃區(qū)二者的發(fā)射峰清晰可見。
表3列出了器件M至R的發(fā)光效率和CIE坐標(biāo)作為紅熒烯濃度的函數(shù)的情形。當(dāng)紅熒烯濃度約1.5～2％時(shí)，器件P、Q和R發(fā)光效率為2.9cd/A，色度坐標(biāo)為CIEx，y＝0.33，0.34@20 mA/cm2電流密度。然而，這些器件的發(fā)光效率小于由紅熒烯摻雜NPB空穴傳送層制成的器件，如器件D的效率。

還發(fā)現(xiàn)為了得到白光，Alq電子傳送層343a的紅熒烯黃摻雜區(qū)厚度可薄至約2nm。按照?qǐng)D6和圖7所示的器件結(jié)構(gòu)制作幾種器件。紅熒烯摻雜的Alq電子傳送層343a和未摻雜的Alq電子傳送層343的厚度，在求出的最接近紅熒烯摻雜的ETL層厚度之間改變。
還發(fā)現(xiàn)，為了獲得高效率發(fā)白光OLED器件，Alq電子傳送層343a的紅熒烯摻雜區(qū)應(yīng)與發(fā)藍(lán)光層342緊密接觸。這種情形通過下面的實(shí)施例4來說明。
實(shí)施例4在發(fā)藍(lán)光層342和紅熒烯摻雜的Alq層341a之間插入不同厚度的未摻雜的Alq，這樣制成OLED器件S至X。表4列出了未摻雜的Alq在0～10nm之間改變的這些器件其彩色坐標(biāo)和發(fā)光效率的變化。當(dāng)未摻雜區(qū)厚度超過5nm時(shí)，發(fā)光效率迅速下降。未摻雜的Alq厚度進(jìn)一步增至大于10nm時(shí)，導(dǎo)致僅能從發(fā)藍(lán)光層發(fā)出藍(lán)色光。
本發(fā)明的另一個(gè)重要特色是，通過在NPB空穴傳送層341a和Alq電子傳送層343a的兩層中摻雜紅熒烯，并結(jié)合發(fā)藍(lán)光層342制成的OLED器件可以產(chǎn)生白光。這些器件與在空穴傳送層或者電子傳送層摻雜紅熒烯的器件相比，具有高得多的發(fā)光效率和運(yùn)行穩(wěn)定性。
圖9表示有機(jī)發(fā)白光OLED器件900，其中紅熒烯摻入空穴傳送層341a和電子傳送層343a兩個(gè)層內(nèi)。其它層的層號(hào)與相應(yīng)圖3的相同。在陽(yáng)極220和陰極230之間形成有機(jī)發(fā)白光結(jié)構(gòu)940。發(fā)白光結(jié)構(gòu)940按順序由下列各層構(gòu)成；紅熒烯摻雜的有機(jī)空穴傳送層341a，包括ADN基質(zhì)和TBP摻雜劑的發(fā)藍(lán)光層的有機(jī)發(fā)光層342，以及由Alq制成并以紅熒烯黃摻雜劑摻雜的有機(jī)電子傳送層343a。

圖10描繪另一種結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)白光OLED器件1000。這種結(jié)構(gòu)類似于圖9所示，只是有機(jī)多層結(jié)構(gòu)1040具有由兩層構(gòu)成的有機(jī)空穴傳送層，層341以未摻雜的NPB制成，而層341a用紅熒烯摻雜的NPB構(gòu)成。類似地，有機(jī)電子傳送層的構(gòu)成為紅熒烯摻雜的Alq單層，或由兩層構(gòu)成，如紅熒烯摻雜的Alq 343a和未摻雜的Alq層343。
實(shí)施例5器件AA至AF按照?qǐng)D4、7和10所示的器件結(jié)構(gòu)制作。圖11表示這些器件之一AF的EL光譜，其中在NPB空穴傳送層及鄰接發(fā)藍(lán)光層的Alq電子傳送層中都摻雜了紅熒烯。
表5列出了器件AA至AF的發(fā)光效率和CIE坐標(biāo)作為紅熒烯濃度函數(shù)的情形。器件AE和AF發(fā)光效率為5.3cd/A，色度坐標(biāo)CIEx，y＝0.35，0.38@20 mA/cm2電流密度。這一發(fā)光效率高于紅熒烯摻雜入NPB空穴傳送層或者摻雜入Alq電子傳送層所制得的白光OLED器件。

當(dāng)OLED器件在20mA/cm2恒定電流密度下運(yùn)行時(shí)，測(cè)量其驅(qū)動(dòng)電壓和發(fā)光度作為時(shí)間的函數(shù)的變化，可以查明密封式OLED器件在周圍環(huán)境中的運(yùn)行穩(wěn)定性。按本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)制作的白光OLED器件具有高度的運(yùn)行穩(wěn)定性。圖12至14表明了這些器件發(fā)光度的運(yùn)行穩(wěn)定性。
圖12表示在20mA/cm2電流密度下器件A、C和E的相同發(fā)光度作為運(yùn)行時(shí)間的函數(shù)的情形。器件A是藍(lán)光器件，而器件C和E則是如實(shí)施例1描述的紅熒烯摻雜入NPB空穴傳送層制得的白光器件。與器件A相比，器件C和E具有優(yōu)越的運(yùn)行穩(wěn)定性。
圖13表示在20mA/cm2電流密度下，器件M、N和Q的運(yùn)行穩(wěn)定性。器件M是藍(lán)光器件，而器件N和Q是如實(shí)施例3描述的紅熒烯摻雜入Alq電子傳送層制得的白光器件。器件N和Q有大大高過器件M的運(yùn)行穩(wěn)定性。
圖14表示在20mA/cm2電流密度下，器件AA、AC、AD、AE和AF的運(yùn)行穩(wěn)定性。這些器件在實(shí)施例5中作了描述。器件AA是藍(lán)光器件。器件AC和AD是白光器件，它們通過將紅熒烯分別摻雜入Alq電子傳送層和NPB空穴傳送層而制得。器件AE和AF也是白光器件，只是用黃紅熒烯摻雜入NPB空穴傳送層和Alq電子傳送層二者。出人意料地發(fā)現(xiàn)，器件AE和AF在發(fā)光度和驅(qū)動(dòng)電壓上表現(xiàn)出最小改變。因此這兩種器件在五種OLED器件中具有最高的運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)紅熒烯摻雜入NPB空穴傳送層及鄰接于發(fā)藍(lán)光層的Alq電子傳送層二者時(shí)，其協(xié)同效應(yīng)是，白光OLED器件獲得了大大改善的運(yùn)行穩(wěn)定性和效率。
這樣，通過將紅熒烯摻雜入NPB空穴傳送層或電子傳送層，或者空穴傳送層和電子傳送層二者，所制得的本發(fā)明白光OLED器件有大大改善了的運(yùn)行衰退穩(wěn)定性。這些OLED器件有較高的發(fā)光效率和較低的驅(qū)動(dòng)電壓，可在較大電流密度下運(yùn)行，而彩色坐標(biāo)和發(fā)光效率衰減最小。
本發(fā)明的其它特色包括如下OLED器件，其中藍(lán)摻雜劑濃度為基質(zhì)物料的0.1～10％。
OLED器件，其中空穴傳送層厚度在20～300nm之間。
OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層厚度在10～100nm之間。
OLED器件，其中電子傳送層厚度在10～150nm之間。
OLED器件，其中陰極選自LiF/Al、Mg∶Ag合金和Al-Li合金。OLED器件，其中陰極是透明的。OLED器件，其中電子傳送層是透明的。OLED器件，其中空穴傳送層包括芳族叔胺。OLED器件，其中電子傳送層包括三(8-羥基喹啉酚)鋁。OLED器件，其中電子傳送層包括酞菁銅化合物。OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層包括選自下列化合物的基質(zhì)物料 和 OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層包括選自下列化合物的藍(lán)摻雜劑i)苝 ii)2，5，8，11-四叔丁基苝； iii)其它的共軛苯型化合物如 OLED器件，其中紅熒烯化合物的濃度為基質(zhì)物料的0.1～10％。
OLED器件，其中藍(lán)摻雜劑濃度為基質(zhì)物料的0.1～10％。
OLED器件，其中空穴傳送層厚度在20～300nm之間。
OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層厚度在10～100nm之間。
OLED器件，其中電子傳送層厚度在10～150nm之間。
OLED器件，其中陰極選自LiF/Al、Mg∶Ag合金和Al-Li合金。
OLED器件，其中陰極是透明的。
OLED器件，其中電子傳送層是透明的。
有機(jī)發(fā)光二極管器件，基本上產(chǎn)生白光，該器件包括a)襯底；b)置于襯底上的陽(yáng)極；c)陽(yáng)極上配置的空穴注入層；d)空穴注入層上配置的空穴傳送層；e)用發(fā)藍(lán)光的化合物摻雜的發(fā)光層，此層直接配置在空穴傳送層上；f)為在光譜黃區(qū)發(fā)射光，用化合物摻雜的電子傳送層，此層直接配置在發(fā)藍(lán)光層上；以及g)置于電子傳送層上的陰極。
另一種有機(jī)發(fā)光二極管器件，基本上產(chǎn)生白光，該器件包括
a)襯底；b)置于襯底上的陽(yáng)極；c)陽(yáng)極上配置的空穴注入層；d)空穴注入層上配置的空穴傳送層；e)用發(fā)藍(lán)光的化合物摻雜的發(fā)光層，此層直接配置在空穴傳送層上；f)為在光譜黃區(qū)發(fā)射光，用紅熒烯化合物摻雜的電子傳送層，此層直接配置在發(fā)藍(lán)光層上；以及g)置于電子傳送層上的陰極。
OLED器件，其中空穴傳送層包括芳族叔胺。
OLED器件，其中電子傳送層包括三(8-羥基喹啉酚)鋁。
OLED器件，其中電子傳送層包括酞菁銅化合物。
OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層包括選自下列化合物的基質(zhì)物料 和 OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層包括選自下列化合物的藍(lán)摻雜劑i)苝 ii)2，5，8，11-四叔丁基苝； iii)其它的共軛苯型化合物如 OLED器件，其中紅熒烯化合物的濃度為基質(zhì)物料的0.1～10％。OLED器件，其中藍(lán)摻雜劑濃度為基質(zhì)物料的0.1～10％。OLED器件，其中空穴傳送層厚度在20～300nm之間。OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層厚度在10～100nm之間。OLED器件，其中電子傳送層厚度在100～150nm之間。OLED器件，其中空穴傳送層包括芳族叔胺。OLED器件，其中電子傳送層包括三(8-羥基喹啉酚)鋁。OLED器件，其中電子傳送層由酞菁銅化合物制成。OLED器件，其中陰極選自LiF/Al、Mg∶Ag合金和Al-Li合金。OLED器件，其中陰極是透明的。OLED器件，其中電子傳送層是透明的。有機(jī)光發(fā)射二極管器件，基本上產(chǎn)生白光，該器件包括
a)襯底；b)置于襯底上的陽(yáng)極；c)在陽(yáng)極上配置的空穴注入層；d)為在光譜黃區(qū)發(fā)射光，用化合物摻雜的配置于空穴注入層上的空穴傳送層；e)用發(fā)藍(lán)光的化合物摻雜的發(fā)光層，此層直接配置在空穴傳送層上；f)為在光譜黃區(qū)發(fā)射光用黃色化合物摻雜電子傳送層，此層直接配置在發(fā)藍(lán)光層上；以及g)置于電子傳送層上的陰極。
有機(jī)發(fā)光二極管器件，基本上產(chǎn)生白光，該器件包括a)襯底；b)置于襯底上的陽(yáng)極；c)陽(yáng)極上配置的空穴注入層；d)為在光譜黃區(qū)發(fā)射光，用紅熒烯化合物摻雜的空穴傳送層；e)用發(fā)藍(lán)光的化合物摻雜的發(fā)光射層，此層直接配置在空穴傳送層上；f)為在光譜黃區(qū)發(fā)射光用紅熒烯化合物摻雜的電子傳送層，此層直接配置在發(fā)藍(lán)光層上；以及g)置于電子傳送層上的陰極。
OLED器件，其中空穴傳送層包括芳族叔胺。
OLED器件，其中電子傳送層包括三(8-羥基喹啉酚)鋁。
OLED器件，其中電子傳送層包括酞菁銅化合物。
OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層包括選自下列化合物的基質(zhì)物料 和 OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層包括選自下列化合物的藍(lán)摻雜劑i)苝 ii)2，5，8，11-四叔丁基苝； iii)其它的共軛苯型化合物如 OLED器件，其中紅熒烯化合物的濃度為基質(zhì)物料的0.1～10％。
OLED器件，其中藍(lán)摻雜劑濃度為基質(zhì)物料的0.1～10％。
OLED器件，其中空穴傳送層厚度在20～300nm之間。
OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層厚度在10～100nm之間。
OLED器件，其中電子傳送層厚度在100～150nm之間。
OLED器件，其中陰極選自LiF/Al、Mg∶Ag合金和Al-Li合金。
OLED器件，其中陰極是透明的。
OLED器件，其中電子傳送層是透明的。
OLED器件進(jìn)一步包括配置在摻雜的電子傳送層上的未摻雜電子傳送層。
OLED器件進(jìn)一步包括配置在陽(yáng)極上的未摻雜空穴傳送層。
權(quán)利要求
1.有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)器件，基本上產(chǎn)生白光，該器件包括a)襯底；b)置于襯底上的陽(yáng)極；c)陽(yáng)極上配置的空穴注入層；d)空穴注入層上配置的空穴傳送層；e)用發(fā)藍(lán)光的化合物摻雜的發(fā)光層，此層直接配置在空穴傳送層上；f)發(fā)藍(lán)光層上配置的電子傳送層；g)置于電子傳送層上的陰極；以及h)空穴傳送層，電子傳送層，或者電子傳送層與空穴傳送層，在其與發(fā)藍(lán)光層接觸的相應(yīng)整個(gè)層區(qū)域或?qū)拥牟糠謪^(qū)域進(jìn)行選擇性摻雜，所述選擇性摻雜使用在光譜的黃色區(qū)發(fā)射光的化合物。
2.權(quán)利要求1的OLED器件，其中發(fā)黃光的摻雜劑包括紅熒烯化合物。
3.按權(quán)利要求1的OLED器件，其中空穴傳送層包括芳族叔胺。
4.按權(quán)利要求1的OLED器件，其中電子傳送層包括三(8-羥基喹啉酚)鋁。
5.按權(quán)利要求1的OLED器件，其中電子傳送層包括酞菁銅化合物。
6.按權(quán)利要求1的OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層包括選自下列化合物的基質(zhì)物料
7.按權(quán)利要求1的OLED器件，其中發(fā)藍(lán)光層包括選自下列化合物的藍(lán)摻雜劑i)苝；ii)2，5，8，11-四叔丁基苝；以及iii)其它的共軛苯型化合物。
8.按權(quán)利要求1的OLED器件，其中紅熒烯化合物的濃度為基質(zhì)物料的0.1～10％。
9.有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)器件，基本上產(chǎn)生白光，該器件包括a)襯底；b)置于襯底上的陽(yáng)極；c)陽(yáng)板上配置的空穴注入層；d)空穴注入層上配置的空穴傳送層，并且為在光譜黃區(qū)發(fā)射光，用化合物摻雜；e)用發(fā)藍(lán)光化合物摻雜的發(fā)光層，此層直接配置在空穴傳送層上；f)發(fā)藍(lán)光層上配置的電子傳送層；以及g)置于電子傳送層上的陰極。
10.有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)器件，基本上產(chǎn)生白光，該器件包括a)襯底；b)置于襯底上的陽(yáng)極；c)陽(yáng)極上配置的空穴注入層；d)為在光譜黃區(qū)發(fā)射光，用紅熒烯化合物摻雜的空穴傳送層；e)用發(fā)藍(lán)光的化合物摻雜的發(fā)光層，此層直接配置在空穴傳送層上。f)在發(fā)藍(lán)光層上配置的電子傳送層，以及g)置于電子傳送層上的陰極。
全文摘要
基本上產(chǎn)生白光的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)器件,包括襯底,置于襯底上的陽(yáng)極,以及配置在陽(yáng)極上的空穴注入層,還包括配置在空穴注入層上的空穴傳送層,以發(fā)藍(lán)光化合物摻雜的發(fā)光層,該層直接配置在空穴傳送層上,以及包括配置在發(fā)藍(lán)光層上的電子傳送層、配置在電子傳送層上的陰極;并對(duì)空穴傳送層,電子傳送層,或者電子傳送層與空穴傳送層進(jìn)行選擇性摻雜,摻雜區(qū)相應(yīng)于與發(fā)藍(lán)光層接觸的整個(gè)層或其部分,使用在光譜黃區(qū)發(fā)射光的化合物進(jìn)行所述選擇性摻雜。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK1340865SQ01125898
公開日2002年3月20日 申請(qǐng)日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月30日
發(fā)明者T·K·哈特瓦 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司