白色有機發光器件的制作方法

專利名稱：白色有機發光器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機發光器件，尤其涉及一種具有雙疊層結構的白色有機發光器 件，其中與藍光發光層相鄰的電子傳輸層包括含有金屬以提高藍光發光效率的電子傳輸催 化劑(catalyst)層，并使用黃綠色摻雜劑來提高白色顯示效率，增加壽命并降低功耗。
背景技術：
近來，隨著信息時代的到來，在視覺上顯示電子信息信號的顯示器領域已得到快 速發展。在這方面，具有諸如薄外形、輕重量和低功耗之類出色性能的各種平板顯示設備已 得到發展，從而快速取代現有的陰極射線管(CRT)。平板顯示設備的例子包括液晶顯示設備(IXD)、等離子體顯示面板設備(PDP)、場 發射顯示設備(FED)和有機發光器件(OLED)。在平板顯示設備中，不需要單獨光源的有機發光器件被認為在實現設備的緊湊尺 寸和清晰色彩顯示方面具有競爭力。這種有機發光器件必然需要有機發光層。在現有技術中，已使用采用蔭罩(shadow mask)的沉積方法來形成有機發光層。然而，在具有較大面積的蔭罩的情形中，由于蔭罩的負重，可能會發生下垂。由于 此原因，蔭罩很難利用幾次，在形成有機發光層的圖案時會產生缺陷。在這方面，已經提出 了取代蔭罩的各種方案。其中一個方案是白色有機發光器件。下面將描述白色有機發光器件。白色有機發光器件的特點在于，當形成發光二極管時不使用任何掩模來沉積陰極 與陽極之間的每個層。在這種情形中，通過改變組分在真空狀態下以適當的順序沉積包括 有機發光層在內的多個有機層。白色有機發光器件具有各種用途，如用作具有濾色器的全色顯示設備、液晶顯示 設備的背光、或者薄光源。白色有機發光器件包括具有不同顏色的多個發光層。在這種情形中，每個發光層 中包含的摻雜劑都具有不同的顏色。然而，會出現下述問題，即由于摻雜劑的特性，在相應 發光層中包含的摻雜劑的組分方面具有限制。此外，還會出現下述問題，即當持續使用摻雜 劑時由于摻雜劑之間不同的壽命，會產生色偏移。此外，因為在發光層與空穴傳輸層之間的邊界中產生相似能級，所以會出現下述 問題，即三重態激子遷移到所述邊界上的空穴傳輸層，因而激發態的發光效率降低。為了解 決該問題，可設置激子阻擋層(EBL)。在這種情形中，驅動電壓增大，工序步驟增多，壽命降 低。這會導致在獲得具有合適效率的白色有機發光器件方面的很多問題。考慮到壽命和功耗，根據現有技術的白色有機發光器件包括以熒光結構或藍色熒光層和紅色/綠色磷光層的疊層結構沉積的多個發光層。在這種情形中，這兩種結構具有 共同的特征，即使用單重態激子的藍色熒光層。鑒于近來的技術水平，藍光磷光層的效率已達到令人滿意的水平。然而，在壽命方 面仍需要改進。由此，具有藍色熒光層的白色有機發光器件得到主要發展，但是由于效率問 題其在色溫、壽命和功耗方面存在限制。為了解決此問題，特別需要一種用于提高其中內量 子效率限為25%的藍色熒光層的效率和壽命的方法。

發明內容
因此，本發明旨在提供一種基本上克服了由于現有技術的限制和缺點而導致的一 個或多個問題的白色有機發光器件。本發明的一個目的是提供一種具有雙疊層結構的白色有機發光器件，其中與藍光 發光層相鄰的電子傳輸層包括含有金屬以提高藍光發光效率的電子傳輸催化劑層，并使用 黃綠色摻雜劑來提高白色顯示效率，增加壽命并降低功耗。在下面的描述中將列出本發明的其它的優點、目的和特點，這些優點、目的和特點 的一部分對于所屬領域普通技術人員來說通過研究下文將是顯而易見的，或者可從本發明 的實踐中領會到。通過書面說明書、權利要求書以及附圖中具體指出的結構可實現和獲得 本發明的這些目的和其他優點。為了獲得這些目的和其它的優點，根據本發明的用途，如這里具體化和廣義描述 的，本發明的白色有機發光器件包括在基板上彼此面對的陽極和陰極；形成在所述陽極 與所述陰極之間的電荷產生層；在所述陽極與所述電荷產生層之間以第一空穴傳輸層、發 射藍光的第一發光層以及第一電子傳輸層的疊層結構形成的第一疊層；和在所述電荷產 生層與所述陰極之間以第二空穴傳輸層、第二發光層和第二電子傳輸層的疊層結構形成的 第二疊層，所述第二發光層在單一綠色主材料中摻雜有磷光黃綠色摻雜劑和磷光紅色摻雜 劑，所述第二空穴傳輸層具有比所述第二發光層的三重態激子能級高的能級。所述第二空穴傳輸層被設為比所述第二發光層的三重態激子能級高0. 01 0. 4eV的能級。所述第一空穴傳輸層被設為比所述第一發光層的三重態激子能級高0. 01 0. 4eV的能級。所述第一電子傳輸層被設為比所述第一發光層的三重態激子能級高0.01 0. 4eV的能級，所述第二電子傳輸層被設為比所述第二發光層的三重態激子能級高0. 01 0. 4eV的能級。所述白色有機發光器件還包括在所述第一電子傳輸層與所述電荷產生層之間的 摻雜有金屬的電子傳輸催化劑層。所述第一電子傳輸層選自最小化向所述第一發光層的金屬擴散的材料，所述電子 傳輸催化劑層選自通過金屬摻雜實現電子注入的有機物質。所述電子傳輸催化劑層是基于Bphen的有機物質。在所述電子傳輸催化劑層中摻雜的金屬包括堿金屬、Mo0x、WOx和V2O5中的至少任 意一種。在所述第二發光層的所述磷光黃綠色摻雜劑與所述磷光紅色摻雜劑之間的分子最低空余軌道(LUMO)能隙小于0. 54eV。所述第一發光層包括藍色主材料，該藍色主材料具有實現熒光的藍色摻雜劑。應當理解，本發明前面的概括性描述和下面的詳細描述都是示例性的和解釋性 的，意在對要求保護的本發明提供進一步的解釋。


附圖包含在本申請中構成本申請的一部分，用于給本發明提供進一步理解。附圖 圖解了本發明的實施方式并與說明書一起用于解釋本發明的原理。在附圖中圖1是示出根據本發明的白色有機發光器件的第二疊層的剖面圖；圖2是示出當圖1的第二發光層中包含的摻雜劑具有不同組分比時，強度對波長 的曲線圖；圖3是示出圖2中每個實驗例的每個驅動時間的曲線圖；圖4是示出根據本發明的白色有機發光器件的第一疊層的剖面圖；圖5是示出當與圖4的第一發光層相鄰的電子傳輸層和與電子傳輸層相鄰的層具 有不同組分比時，強度對波長的曲線圖；圖6是示出圖5中每個實驗例的每個驅動時間的曲線圖；圖7是示出根據本發明的白色有機發光器件的詳細剖面圖；圖8是示出根據本發明的白色有機發光器件和與該白色有機發光器件對比的實 驗例的強度對波長的曲線圖；圖9是示出根據本發明的白色有機發光器件和與該白色有機發光器件對比的實 驗例的根據驅動時間的亮度數據的曲線圖；以及圖10是示出根據本發明的白色有機發光器件和與該白色有機發光器件對比的實 驗例的R，G，B濾色器的光譜的曲線圖。
具體實施例方式現在將詳細參照本發明的優選實施方式進行描述，附圖中示出了這些實施方式的 一些例子。盡可能地在整個附圖中使用相同的參考標記表示相同或相似的部件。當白色有機發光器件具有雙疊層結構時，第一和第二疊層的每個都包括藍光發光 層以及紅光和綠光發光層。在這種情形中，所述疊層結構包括兩種結構。一種是所有發光 層都以熒光結構形成，另一種是藍光發光層以熒光結構形成，紅光和綠光發光層以磷光結 構形成。在第一種的情形中，出現下述問題，即由于熒光材料的特性，發光效率較低。在第 二種的情形中，出現下述問題，即由于自身的特性，磷光材料的壽命比熒光材料的壽命短。尤其是，在相同電流密度時，綠色磷光具有最短的壽命。為了解決此問題，給根據 本發明的白色有機發光器件的第二發光層添加具有接近550nm的最佳能見度曲線的黃綠 色摻雜劑，從而提高效率和壽命，由此與現有技術的器件相比，可獲得具有高效率、長壽命 和低功耗的白色有機發光器件。下文將參照附圖描述根據本發明的白色有機發光器件。圖1是示出根據本發明的白色有機發光器件的第二疊層的剖面圖。
如圖1中所示，根據本發明的白色有機發光器件具有下述疊層結構，即在陽極110 與陰極130之間靠近陽極110沉積第一疊層(圖1中沒有示出)，靠近陰極130沉積第二疊 層 200。圖1中省略了第一疊層，在圖1中僅示出了第二疊層。盡管沒有示出，但第一疊層 包括第一空穴傳輸層、第一空穴注入層和第一電子傳輸層，其中第一空穴傳輸層和第一空 穴注入層形成在藍色熒光發光層之下，第一電子傳輸層形成在藍色熒光發光層之上。第二疊層包括從底部依次形成的第二空穴注入層133、第二空穴傳輸層135、第二 發光層140、第二電子傳輸層137和電子注入層139。第二發光層140包括具有磷光紅色摻 雜劑和磷光黃綠色摻雜劑的綠色主材料(host)。在這種情形中，基板100表示其中 形成本發明的白色有機發光器件的玻璃基板。電子注入層139由LiF形成。在這種情形中，陰極130和陽極110分別以500 A的厚度形成。組成第二疊層200 的各個層，即第二空穴注入層133、第二空穴傳輸層135、第二發光層140、第二電子傳輸層 137和電子注入層139分別以50A, 750A, 25θΑ，35θΑ和5入的厚度形成，但并不限于 此。除第二空穴注入層133和電子注入層139之外的其他層可具有從上述厚度±10θΑ的 厚度范圍。第二空穴輸入層133可以以20 1500A的厚度范圍形成，電子注入層130可以 以小于20A的薄厚度形成。同時，下面的表1示出了當使用綠色摻雜劑作為第二發光層140中包含的摻雜劑 材料時、當使用黃綠色摻雜劑(GYD)作為第二發光層140中包含的摻雜劑材料時、以及當使 用紅色摻雜劑(RD)作為第二發光層140中包含的摻雜劑材料時，對應于各個情形的最高被 占用分子軌道(HOMO)能級和分子最低空余軌道(LUMO)能級。[表 1]
材料HOMO能級[eV]LUMO能級[eV]
綠色摻雜劑1 (GDI) 5Γθ
綠色摻雜劑2 (GD2)2 5
黃綠色摻雜劑(GYD) 5ΠΓ8
紅色摻雜劑1 (RDl) Ια其中，在綠色摻雜劑的情形中，選擇兩種綠色摻雜劑材料，即具有與綠色摻雜劑相 同HOMO能級的材料GD2 (第二綠色摻雜劑)和材料GDl (具有不同HOMO能級的第一綠色摻 雜劑)來測量HOMO能級和LUMO能級。如表1中所示，在第一綠色摻雜劑(OTl)的情形中，HOMO能級為5eV，LUMO能級為 2. 6eV。在第二綠色摻雜劑(⑶2)的情形中，HOMO能級為5. IeV, LUMO能級為2. 5eV。換句 話說，請注意第二綠色摻雜劑具有較大的H0M0-LUM0能隙，很難達到激發態。此外，在黃綠色摻雜劑(GYD)的情形中，HOMO能級為5. IeV, LUMO能級為2. 8eV。 在紅色摻雜劑(RDl)的情形中，HOMO能級為5. leV，LUMO能級為3. 14eV。換句話說，請注意HOMO-LUMO能隙朝著紅色變小。在本發明的白色有機發光器件中，第二疊層中包含的第二發光層的黃綠色摻雜劑 可選自具有較大值(2. 6 3. 14eV)的摻雜劑，所述較大值選自從紅色摻雜劑3. 14eV的 LUMO能級到0. 54eV的LUMO能級的范圍以及表1中所示的HOMO和LUMO能級。在這種情形中，測量HOMO和LUMO能級的原因如下。由于第二疊層的第二發光層 包括磷光的紅色摻雜劑和磷光的黃綠色摻雜劑，所以以下述方式產生光發射，即在通過具 有較低LUMO能級的黃綠色摻雜劑產生激發之后通過紅色摻雜劑產生激發。在這種情形中， 各個摻雜劑之間的帶隙(兩種摻雜劑之間的LUMO能級之差)應降低到一確定值，以獲得較 高的發光效率。因此，在本發明的白色有機發光器件中，第二疊層中包含的第二發光層的黃 綠色摻雜劑選自與紅色摻雜劑的LUMO能級之差小于等于0. 54eV的材料。圖2是示出當圖1的第二發光層中包含的摻雜劑具有不同組分比時，強度對波長 的曲線圖，圖3是示出圖2中每個實驗例的每個驅動時間的曲線圖。圖2，圖3和表2示出了當第二發光層中包含的摻雜劑具有不同組分比時獲得的結^ ο每個實驗例Yl到Y4基本包括綠色主材料(GHl)和紅色摻雜劑(RDl)。Yl和Y4 的實驗例包括綠色摻雜劑(OTl或⑶2)，Y2和Y3的實驗例包括黃綠色摻雜劑(GYD)。Yl的實驗例包括10%的綠色摻雜劑(OTl)和0. 3%的紅色摻雜劑(RDl)。此外，Y2的實驗例包括10%的黃綠色摻雜劑(GYD)和0. 2%的紅色摻雜劑(RDl)。此外，Y3的實驗例包括10%的黃綠色摻雜劑(GYD)和0. 3%的紅色摻雜劑(RDl)。 Y3的實驗例與Y2的實驗例在紅色摻雜劑(RDl)的含量方面不同。Y4的實驗例包括10 %的綠色摻雜劑(⑶2)和0. 3 %的紅色摻雜劑(RDl)。在Yl 和Y2的實驗例中建議的綠色摻雜劑(GDI和GD2)具有如圖1和表1中所述的彼此不同的 H0M0-LUM0 能級。[表 2]
權利要求
1.一種白色有機發光器件，包括在基板上彼此面對的陽極和陰極；形成在所述陽極與所述陰極之間的電荷產生層；在所述陽極與所述電荷產生層之間以第一空穴傳輸層、發射藍光的第一發光層以及第 一電子傳輸層的疊層結構形成的第一疊層；和在所述電荷產生層與所述陰極之間以第二空穴傳輸層、第二發光層和第二電子傳輸層 的疊層結構形成的第二疊層，所述第二發光層在單一綠色主材料中摻雜有磷光黃綠色摻雜 劑和磷光紅色摻雜劑，所述第二空穴傳輸層具有比所述第二發光層的三重態激子能級高的 能級。
2.根據權利要求1所述的白色有機發光器件，其中所述第二空穴傳輸層被設為比所述 第二發光層的三重態激子能級高0. 01 0. 4eV的能級。
3.根據權利要求2所述的白色有機發光器件，其中所述第一空穴傳輸層被設為比所述 第一發光層的三重態激子能級高0. 01 0. 4eV的能級。
4.根據權利要求3所述的白色有機發光器件，其中所述第一電子傳輸層被設為比所述 第一發光層的三重態激子能級高0. 01 0. 4eV的能級，所述第二電子傳輸層被設為比所述 第二發光層的三重態激子能級高0. 01 0. 4eV的能級。
5.根據權利要求1所述的白色有機發光器件，還包括在所述第一電子傳輸層與所述電 荷產生層之間的摻雜有金屬的電子傳輸催化劑層。
6.根據權利要求5所述的白色有機發光器件，其中所述第一電子傳輸層選自最小化向 所述第一發光層的金屬擴散的材料，所述電子傳輸催化劑層選自通過金屬摻雜實現電子注 入的有機物質。
7.根據權利要求6所述的白色有機發光器件，其中所述電子傳輸催化劑層是基于 Bphen的有機物質。
8.根據權利要求5所述的白色有機發光器件，其中在所述電子傳輸催化劑層中摻雜的 金屬包括堿金屬、MoOx, WOx和V2O5中的至少任意一種。
9.根據權利要求1所述的白色有機發光器件，其中在所述第二發光層的所述磷光黃綠 色摻雜劑與所述磷光紅色摻雜劑之間的分子最低空余軌道(LUMO)能隙小于0. MeV。
10.根據權利要求1所述的白色有機發光器件，其中所述第一發光層包括藍色主材料， 該藍色主材料具有實現熒光的藍色摻雜劑。
全文摘要
公開了一種具有雙疊層結構的白色有機發光器件，其中與藍光發光層相鄰的電子傳輸層包括包含金屬以提高藍光發光效率的電子傳輸催化劑層，使用黃綠色摻雜劑提高白色顯示效率，增加壽命并降低功耗。該白色有機發光器件包括在基板上彼此面對的陽極和陰極；形成在陽極與陰極之間的電荷產生層；在陽極與電荷產生層之間以第一空穴傳輸層、發射藍光的第一發光層以及第一電子傳輸層的疊層結構形成的第一疊層；和在電荷產生層與陰極之間以第二空穴傳輸層、第二發光層和第二電子傳輸層的疊層結構形成的第二疊層，其中第二發光層在單一綠色主材料中摻雜有磷光黃綠色摻雜劑和磷光紅色摻雜劑，第二空穴傳輸層具有比第二發光層的三重態激子能級高的能級。
文檔編號H01L51/54GK102074656SQ20101024065
公開日2011年5月25日 申請日期2010年7月28日 優先權日2009年11月24日
發明者皮性勛, 金昌五 申請人:樂金顯示有限公司