專利名稱：同一發(fā)光層含有雙摻雜染料共發(fā)射的有機發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于有機發(fā)光二極管(OLED)器件領(lǐng)域，屬于一種有機發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu)設(shè)計。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光二極管發(fā)展到今天，已經(jīng)達到工業(yè)化程度，要提高有機發(fā)光二極管性能特別是發(fā)光效率，一般都采用摻雜式器件結(jié)構(gòu)，即選擇一種LUMO-HOMO帶隙比較寬且具有某種載流子傳輸性能的材料作為基質(zhì)(Host)，選擇高發(fā)光效率的熒光或磷光染料作為它的摻雜劑(Dopant)材料，目的都是為了提高器件發(fā)光效率和工作穩(wěn)定性，以往為了提高EL效率多采用提高摻雜劑分子濃度，但同種分子濃度的提高往往會產(chǎn)生降低發(fā)光效率的分子聚集態(tài)或者形成激發(fā)二聚體能態(tài)(excimer state)，如對比文獻[1]T Wakimoto，Y Yonemoto，J Funaki，M Tsuchida，R Murayama，HNakada，H Matsumoto，S Yamamura，M Nomura，Synthetic Metals 91，132(1997)；[2]J.R.Gong，L.Wan，S.B.Lei，C.L.Bai，X.H.Zhang，S.T.Lee，J.Phys.Chem.B 109，1675(2005)。通過分析摻雜型EL器件的發(fā)光機制發(fā)現(xiàn)有兩種占優(yōu)勢的EL機制，一種是基質(zhì)到摻雜劑的能量傳遞機制，即載流子在基質(zhì)分子上復(fù)合形成激子，然后把能量傳遞給摻雜劑分子，最后摻雜劑分子激子輻射衰減而發(fā)光即能量傳遞型電致發(fā)光(EL)；還有另外一種發(fā)光機制是載流子經(jīng)由基質(zhì)分子直接被摻雜劑分子陷獲，然后載流子在摻雜劑分子上復(fù)合成激子最后輻射衰減而發(fā)光即陷獲型EL，如對比文獻[3]C.W.Tang，S.A.VanSlyke，and C.H.Chen，J.Appl.Phys.65，3610(1989)；[4]C.Adachi，T.Tsutsui，and S.Saito，Optoelectronics 625，(1991)；[5]K.Utsuki and S.Takano，J.Electrochem.Soc.139，3610(1992)；如可以完全避免對比文獻[6]A.A.Shoustikov，Y.You，M.E.Thompson，IEEE J.Sel Top Quantum Electron.4，3(1998)描述的高濃度單一摻雜分子間的相互作用以及激發(fā)二聚體能態(tài)的形成。
另外也有人采用兩種摻雜劑分別摻雜到OLED的兩個不同發(fā)射層中的辦法，如對比文獻[8]C.-H.Kim，and J.Shina，Appl Phys Lett.，80，2201(2002)，[9]K.O.Cheon and J.Shinar，Appl.Phys.Lett.，81，1738，(2002)，[11]Yen-Shih Huang，Jwo-Huei Jou，Wen-Kuo Weng and Jia-Ming Liu Appl.Phys.Lett.，80，2782(2002)，但是這種方法會出現(xiàn)器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制備工藝不容易控制的不足。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述背景技術(shù)中高濃度單一分子間的相互作用以及激發(fā)二聚體能態(tài)的形成問題，及克服雙摻雜劑摻在不同發(fā)光層的器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制備工藝不容易控制的不足，本發(fā)明的目的在于利用雙摻雜劑摻在同一發(fā)光層內(nèi)，明顯降低單一摻雜劑的染料分子濃度，這樣不但防止其濃度猝滅，還可以提高發(fā)光效率。
為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明將要提供即可以使OLED器件性能得到明顯提高，同時還會使器件結(jié)構(gòu)易于設(shè)計，制作工藝簡潔、并在同一發(fā)光層含有雙摻雜染料共發(fā)射的有機發(fā)光二極管。
1本發(fā)明OLED器件結(jié)構(gòu)包括襯底、透明導(dǎo)電膜、空穴注入層，空穴傳輸層、雙摻雜染料發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層陰極。本實用新型的特點是在空穴傳輸層和電子傳輸層之間有雙摻雜染料發(fā)光層。
2或襯底、透明導(dǎo)電膜、空穴注入層、雙摻雜染料發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層陰極；在空穴注入層與電子傳輸層之間有雙摻雜染料發(fā)光層。
3雙摻雜染料發(fā)光層是由具有電子傳輸特性基質(zhì)①或空穴傳輸特性基質(zhì)②(也稱為主體或母體)材料和兩種摻雜染料分子材料A和B構(gòu)成。
根據(jù)3中①雙摻雜染料發(fā)光基質(zhì)是選擇具有電子傳輸特性的材料Alq3或PBD；3中②或者是選擇具有空穴傳輸特性的材料NPB或者TPD；發(fā)光層的基質(zhì)選擇Alq3，它的兩種摻雜染料A和B分別選擇DMQA(N，N′-Dimethyl-quinacridone)和C6(Coumarin6)的組合以便獲得高效綠光器件；或者發(fā)光層基質(zhì)選擇NPB，它的兩種摻雜染料A和B分別選擇Rubrene(5，6，11，12-tetra-phenylnaphthacene)和DMQA分別用作白光的黃色和綠光光譜成分，再利用從NPB向DMQA的不完全能量傳遞產(chǎn)生NPB發(fā)的部分藍(lán)光可以獲得白光OLED器件，因為DCM2摻雜在NPB中后會產(chǎn)生陷獲機制的EL過程，并在NPB中產(chǎn)生橙紅色EL發(fā)射，再向NPB中摻雜EL過程中能量傳遞機制占優(yōu)勢的摻雜染料，例如，DMQA，再利用從NPB向DMQA的不完全能量傳遞產(chǎn)生NPB發(fā)的部分藍(lán)光可以獲得白光OLED器件。例如發(fā)紅光磷光摻雜劑Ir；熒光摻雜劑DCJTB；還可以選擇發(fā)綠光的磷光材料Ir(ppy)3，及DMQA組合。
本實用發(fā)明的優(yōu)點在于1利用兩種摻雜染料共摻雜的器件基質(zhì)薄膜層的材料選擇范圍寬這是因為許多電子傳輸材料和空穴傳輸材料都可以用作雙摻雜染料的OLED基質(zhì)薄膜層；2薄膜層中的雙摻雜染料可以克服單個摻雜型器件的濃度猝滅問題；3通過雙摻雜劑的染料在薄膜層中的不同組合，有機發(fā)光二極管(OLED)的發(fā)射層含有雙發(fā)射摻雜染料時不但可以提高OLED器件的EL性能，還可以獲得需要的發(fā)光顏色，原則上可以獲得高效綠色，紅色以及白光OLED器件4雙摻雜劑的染料的OLED器件制作工藝簡單用本實新型在同一基質(zhì)中摻雜EL機制不同的兩種發(fā)光染料分子，在保持各自最佳摻雜濃度的同時仍然可以獲得高的EL效率，其理由是電荷陷獲過程要比Frster能量傳遞過程快得多，可以大大減弱兩種摻雜分子間相互作用引起的濃度猝滅，因為濃度猝滅主要產(chǎn)生于同種分子間的相互作用。
利用兩種的不同發(fā)光機制即一種EL過程為載流子陷獲機制，而另外一種EL過程為能量傳遞機制，最后即使兩種濃度總和與原來任意一種單獨摻雜時的濃度一樣高，器件的發(fā)光也不會產(chǎn)生濃度猝滅。


圖1是本發(fā)明有機發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖，也是摘要附圖；圖2是第二種結(jié)構(gòu)示意圖；其中包括襯底1、透明導(dǎo)電膜2、空穴注入層3、空穴傳輸層4、含雙摻雜染料的發(fā)光層5、電子傳輸層6、電子注入層陰極7。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本實用新型不限于這些實施例。
本發(fā)明的器件中包括襯底1、透明導(dǎo)電膜2、空穴注入層3、空穴傳輸層4、含雙摻雜染料的發(fā)光層5、電子傳輸層6、電子注入層陰極7、外電路8、發(fā)射光線9。
襯底1用玻璃或透明塑料；透明導(dǎo)電膜(空穴收集電極)2選用ITO透明導(dǎo)電膜；空穴注入層材料3可以選用CuPc、m-MTDATA或2-TNATA，當(dāng)選擇CuPc時，厚度選取1nm～5nm，當(dāng)選擇m-MTDATA或2-TNATA時厚度選取10nm～30nm；空穴傳輸層4的材料采用二胺衍生物(diamine derivative)可以選用NPB或TPD如TPD、NPB，厚度選取10nm～30nm；含雙摻雜染料的發(fā)光層5的基質(zhì)材料可以是具有電子傳輸特性的材料Alq3或PBD，Alq3為[tris(8-hydroxyquinoline)aluminum]，PBD為[2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)1，3，4-oxadiazole]等；含雙摻雜染料的發(fā)光層5的基質(zhì)材料或者是選擇具有空穴傳輸特性的材料NPB或者TPD等，也可以是雙極性的CBP(4‘4-N’，N″-8-dicarbazolebiphenyl)；發(fā)光層5的基質(zhì)兩種摻雜劑材料A和B選擇NPB，它的摻雜劑材料A和B分別選擇Rubrene(5，6，11，12-tetra-phenylnaphthacene)和DMQA分別用作白光的黃色和綠光光譜成分，DCM2和DMQA、Ir(DPF)3和DCJTB或Ir(ppy)3和DMQA等，摻雜劑材料A和B要與發(fā)光層5的基質(zhì)材料采用共蒸發(fā)技術(shù)成均勻的薄膜，摻雜劑材料A和B的質(zhì)量百分比含量分別為0.01-3％和0.01-5％。電子傳輸層材料6選擇Alq3或PBD，它們的厚度可選取20nm～30nm，電子注入層7可以選擇LiF，CsF，BaF2或NaCl等，陰極薄膜材料一般選擇金屬鋁。
本發(fā)明的器件在外電路8的3V～20V直流電壓驅(qū)動下，可以從透明導(dǎo)電膜2(ITO)的底部透明基板給出EL發(fā)射光線9，這種EL發(fā)射可以是共發(fā)射的綠光或紅光，或者共發(fā)射黃光，紅光和基質(zhì)發(fā)射的藍(lán)光組成的白光。
實施例1本實用新型選用圖1所示的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，首先透明導(dǎo)電膜2選擇ITO膜作為作為陽極(20Ω/□)，洗凈并經(jīng)過O2等離子等處理之后，在高真空(3-2×10-4帕)下依次在ITO膜上熱蒸發(fā)有機物和金屬電極，晶體震蕩器監(jiān)控所有被蒸發(fā)物質(zhì)的薄膜厚度；所有物質(zhì)在蒸發(fā)過程中不破壞真空。具體是空穴注入層3采用CuPc(厚度為1.5nm)，空穴傳輸層4采用NPB材料，(厚度50nm)，雙摻雜發(fā)光層5采用三源同時蒸發(fā)Alq30.8％DMQA+0.8％Coumarin6(厚度為30nm)，Alq3(厚度為30nm)，LiF(0.8nm)，Al(150nm)。
在13V驅(qū)動下最大亮度可達50,000cd/m2；在20mA/cm2電流驅(qū)動下，EL效率可達9.33 cd/A，比單摻雜同樣濃度(1.6％)的DMQA (～5.0cd/A)和.6％C6(～6.0cd/A)時的效率都有明顯增加。
本實用新型選用圖1所示的器件結(jié)構(gòu)。在本實施例中，首先透明導(dǎo)電膜2選擇ITO膜作為作為陽極(20Ω/□)，洗凈并經(jīng)過O2等離子等處理之后，在高真空(3-2×10-4帕)下依次在ITO膜上熱蒸發(fā)有機物和金屬電極，適應(yīng)晶體震蕩器監(jiān)控所有被蒸發(fā)物質(zhì)的薄膜厚度；所有物質(zhì)在蒸發(fā)過程中不破壞真空。具體是空穴注入層CuPc(1.5nm)，空穴傳輸層NPB(50-nm)，雙摻雜發(fā)射層采用三源同時蒸發(fā)Alq30.8％DMQA0.8％+Coumarin6(30-nm)，Alq3(30-nm)，LiF(0.8nm)，Al(150nm)。
在13V驅(qū)動下最大亮度可達50,000cd/m2；在20mA/cm2電流驅(qū)動下，EL效率可達9.4cd/A，在不降低色純度的情況下，比單摻雜同樣濃度(1.6％)的DMQA(～5.0 cd/A)和.6％C6(～6.0 cd/A)時的效率都有明顯增加。
實施例2在實施例1基礎(chǔ)上，空穴注入層3選用m-MTDATA(厚度為20nm)，空穴傳輸層4選用NPB材料，厚度采用(50nm)，雙摻雜發(fā)光層5采用三源同時蒸發(fā)Alq3(2％DCJTB+1％Ir(DPF)3)(厚度為30nm)，Alq3(厚度為30nm)，LiF(厚度為0.8nm)，Al(厚度為150nm)。在13V驅(qū)動下最大亮度可達6,000cd/m2；在17V下，EL效率13.2cd/A。
實施例3在實施例1基礎(chǔ)上，空穴注入層選用2--TNATA(25nm)，空穴傳輸層4選用NPB材料，厚度采用(50-nm)，雙摻雜發(fā)光層5采用三源同時蒸發(fā)NPB(2％Rubrene1％+Ir(DPF)3 1％)(10nm)，Alq3(30-nm)，LiF(0.8nm)，Al(150nm)。該器件利用了Rubrene的部分黃光發(fā)射，Ir(DPF)3的部分紅光發(fā)射和基質(zhì)的部分藍(lán)光發(fā)射，獲得結(jié)果是8V時的色度坐標(biāo)為(x＝0.319，y＝0.337)，對應(yīng)的顯色指數(shù)(Ra)為83，該器件在直流電流密度為0.1mA/cm2時最大白光發(fā)光效率可達5.6cd/A(3.91m/W)，在15V時達到的最大亮度為5，100cd/m2。其性能參數(shù)達到了白光照明光源的要求。
本實用新型關(guān)鍵是器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，只要結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，采用優(yōu)質(zhì)的發(fā)光基質(zhì)和發(fā)光摻雜劑材料，就可以根據(jù)需要制作出希望發(fā)光色的OLED器件。
權(quán)利要求1同一發(fā)光層含有雙摻雜染料共發(fā)射的有機發(fā)光二極管，包括襯底(1)、透明導(dǎo)電膜(2)、空穴注入層(3)、空穴傳輸層(4)、雙摻雜染料的發(fā)光層(5)、電子傳輸層(6)、電子注入層/陰極(7)；其特征在于a、在空穴傳輸層(4)和電子傳輸層(6)之間夾著一層雙摻雜染料發(fā)光層(5)；b、在空穴注入層(3)與電子傳輸層(6)之間夾著一層雙摻雜染料發(fā)光層(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同一發(fā)光層含有雙摻雜染料共發(fā)射的有機發(fā)光二極管，其特征在于雙摻雜染料的發(fā)光層(5)基質(zhì)材料是具有電子傳輸特性的材料①Alq3或PBD，或是具有空穴傳輸特性的材料②NPB，TPD或雙極性的CBP；基質(zhì)材料的厚度選取10nm-30nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同一發(fā)光層含有雙摻雜染料共發(fā)射的有機發(fā)光二極管，其特征在于襯底(1)用玻璃或透明塑料；透明導(dǎo)電膜(2)選用ITO透明導(dǎo)電膜；空穴注入層材料(3)選用CuPc，m-MTDATA或2-TNATA，當(dāng)選擇CuPc時，厚度選取1nm～5nm，當(dāng)選擇m-MTDATA或2-TNATA時厚度選取10nm～30nm；空穴傳輸層材料(4)選用NPB或TPD，厚度選取10nm～30nm；電子傳輸層材料(6)選擇Alq3或PBD，它們的厚度可選取20nm～30nm，電子注入層(7)可以選擇LiF，CsF，BaF2或NaCl。
專利摘要本實用新型是一種同一發(fā)光層含有雙摻雜染料共發(fā)射的有機發(fā)光二極管，屬于有機發(fā)光二極管(OLED)器件領(lǐng)域，該有機發(fā)光二極管的特征是在空穴傳輸層(4)和電子傳輸層(6)之間有雙摻雜染料發(fā)光層(5)；或在空穴注入層(3)與電子傳輸層(6)之間有雙摻雜染料發(fā)光層(5)；雙摻雜染料的發(fā)光層(5)的基質(zhì)材料與摻雜劑材料(A)和(B)采用共蒸發(fā)技術(shù)制成均勻的薄膜；在發(fā)光層(5)摻雜EL機制不同的兩種發(fā)光染料分子，大大減弱兩種摻雜分子間相互作用引起的濃度猝滅，可以完全避免形成激發(fā)二聚體能態(tài)，還可以克服兩種摻雜劑分別摻雜到兩個不同發(fā)射層基質(zhì)的工藝不容易控制的缺點，不但可以提高OLED器件的電致發(fā)光性能，還可以獲得需要的發(fā)光顏色。
文檔編號H01L51/54GK2935479SQ20062002860
公開日2007年8月15日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者李文連, 蘇文明, 初蓓, 畢德鋒 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所