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1、红色有机电致发光显示器发光效率和色纯度的优化 1 徐洪光，庄筱磊，费君辉t 余峰t 2 沈良t 卫胡忠1 刘逸忠 1 上海广电电子股份有限公司平板显示技术研究开发中心2 0 0 0 8 1 2 上海永新彩色显像管股份有限公司技术开发中心产品开发科2 0 0 2 3 7 摘 要：本文从实验生产的角度出发，研究了不同掺杂浓度下A l q 3 ：D C Y r B 系统的红色O L E D 器件，综合考虑了 掺杂浓度、发光效率和色纯度这三者之间的关系。优化红色O L R D 器件的制作工艺，刺备了高效率、高色饱争度的红 光器件为生产制作红光O L E D 器件做准备。 关键字：有机电致发光显示器发光
2、效率色纯度 A B S T R A C T ：A c c o r d i n g t om a s sp r o d u c t i o n ，r e do r g a n i cl i g h t - e m i t t i n gd i o d e s ( O L E D ) h a v eb e e ns t u d i e d ，w h i c hu s e d A l q 3a sh o s ta n dD C J T B 鹪g u e s td o p a n tm a t e r i a l T h el u m i n e s c e n te f f i c i e n c
3、y 、c o l o rc h r o m a t i c i t ya tt h ed i f f e r e n td o p a n t c o n c e n t r a t i o nw e r ed i s c u s s e df o ro p t i m i z i n gt h ep r o c e s s R e dO L E Dw i t hh i g he f f i e i e n e i e sa n ds a t u r a t e dr e dc o l o rc h i n m a t i c i t yw e r ef a b r i c a t e d K
4、 e yw o M s ：O r g a n i cl i g h t - e m i t t i n gd i o d e s L u m i n e s c e n te f f i c i e n c yC o l o rp u r i t y 一、引言 近年来，有机电致发光显示器( O L E O ) 作为新一代的显示器件倍受瞩目。特别是有机E L 器件制作工艺的 不断改进和完善，全彩色有机E L 显示器的量产，其巨大的商业化前景已逐渐显现【l 】。随着全彩有机E L 显示 器的出现，人们对显示的要求越来越高。特别是R G B 三基色的发光效率和色纯度一直是研究的重点和难点。 这个问题
5、在红光器件中尤为突出湖。在现有有机E L 显示器中，大多数面板厂家都采用A l q ，：D C J T B 掺杂系统 作为红光器件。但是A l q 。：D C J T B 掺杂系统存在一个显著的问题。当D C Y r B 的掺杂浓度较高时，由于其浓度 淬灭效应，从而明显降低整个器件的发光效率；当D C J T B 的掺杂浓度较低时，则从M q 3 到D C J T B 的能量传 递不完全，削弱了发光色纯度。类似的问题在其它红光掺杂系统中同样存在嘲。 本文针对红色O L E D 器件的这些问题，详细研究了A l q ，：D C J T B 掺杂系统中发光效率、色纯度与掺杂浓度之 间的关系。通过优
6、化掺杂系统，研制了发光效率高、色纯度好的红光O L E D 显示器件。 二、实验 实验中所用材料均为商业购置的O L E D 常用材料。器件结构为I T O C u P c ( 2 0 n m ) N P B ( 5 0 n m ) A l q ，( 3 5 r i m ) ： D C J T B ( x ) A l q ，( 3 0 n m ) L i F ( I n m ) A l ( 1 0 0 n m ) 。其中x 是D C J T B 的掺杂浓度，其掺杂浓度分别为0 8 ，0 9 ， 1 O ，1 3 ，1 5 ，2 0 。有机材料的沉积速率分别为0 1 0 5 m n s 不等，阴
7、极的沉积速率为0 3 n m s 。成膜真 空度大约为6 x 1 0 - 6 P a 。I T O 基板经过标准的清洗过程清洗，并经过氧等离子体处理。器件的电致发光光谱、色 坐标和亮度由P R - 7 5 0 光度计( 附光谱测量软件) 测量，电流和电压通过K e i t h l e y 2 4 0 0 测试仪所组成的测试 系统测量。 三、结果与讨论 如图1 所示，在A l q ，：D C J T B 掺杂系统中不同的掺杂比例下，器件发光效率与电流密度的特性曲线。从图 一1 3 0 一 蔷 i S 萤 蚕 董 J 圈1不同掺杂浓度下发光效率与电流密度曲线 中可以看出，随着掺杂浓度的增大，器件的
8、发光 效率逐渐降低。D C J T B 分子的发光是依靠从A l q ， 到D C J T B 的非辐射F o r s t e r 能量转换来完成的， 而这种能量转换的效率依赖于A l q ，与D C J T B 两 者之间的距离 7 1 。当D C J T B 的掺杂浓度高时， D C J T B 分子就开始聚集，这些染料分子的聚集形 成非辐射复合中心，出现浓度淬灭效应，从而降 低整个器件的发光效率。 当器件在2 0 m A c m 2 的电流密度驱动下，不 同掺杂比例下器件的电致发光谱如图2 所示。从 图中可以看出，其发光光谱波形没有发生明显变 化，除了在掺杂浓度小于1 5 时，其光谱在
9、5 2 0 n m 处略微突起，这正是A l q ，的电致发光峰值 相吻合，说明A l q ，能量传递不够完全，导致部分 激发态的A l q ，分子没有经过能量转换而直接发 光。从图中还可以看出，随着D C J T B 掺杂浓度的增加，其光谱发生明显的红移，从6 1 0 n m ( x = 0 8 ) 红移至 6 1 6 n m ( x = 1 5 ) ，直至掺杂浓度为2 O 时的6 2 8 n m 。其相应的C I E 色坐标如图3 所示，随着掺杂浓度的增 加，器件的色坐标发生了明显的变动。色坐标从掺杂浓度0 8 时的( 0 5 9 ，4 0 ) ，变化到掺杂浓度2 O 时的 ( o 6 4
10、 ，0 3 6 ) 。其相应的发光颜色也从o 8 时的橙色逐渐转变为2 0 时的红色。这种现象主要是由于分子 W a v e l e n g t h ( r i m ) 圈2 不同掺杂浓度下的E L 蒲 图4 发光效率与色纯度之间的关系( 2 0 m M c m 2 ) - 山 石 C I EX 圈3 不同掺杂浓度下的色坐标 极性效应形成的1 5 1 。 从以上分析看出，掺杂浓度的大小直接影响着器件的 发光效率和色纯度。随着掺杂浓度的增加，器件的发光效 率逐渐降低，而色纯度则渐趋饱和。因此为了优化器件综 合发光效果，我们仔细分析和研究这三者之间的关系。图 4 给出了发光效率、色坐标和掺杂浓度这
11、三者之间的关系 曲线。图中不同掺杂浓度下的发光效率和色坐标都是在 2 0 m A e m 2 下测量所得。从图4 中可以看出，在相同电流密 度驱动下，随着掺杂浓度的增加，发光效率从掺杂浓度 0 8 时的1 6 c d A 降低至2 0 时的0 6 c d A ，而色坐标中的 x 值从0 5 9 升高至O 6 4 ，Y 值从0 4 降低至0 3 6 。这为我们 制作高效率、高饱和度的器件提供的实验参考。当D c j r r B 1 3 l 一 空一su2uI-1山翟lzi一霉Eoz 的掺杂浓度较高时，A l q 。：D C J T B 掺杂系统的固态薄膜存在较多的D C J T B 分子，这些分
12、子聚集起来，形成非辐 射复合中心，其浓度淬灭效应越趋明显，而降低整个器件的发光效率；当D C J T B 的掺杂浓度低时，掺杂系统 的固态薄膜存在较少的D C Y l “ B 分子，导致从A l q 。到D C J T B 的能量传递不完全，致使部分A l q ，发光，从而降 低了整个器件的色纯度网。综合考虑以上两点，当掺杂浓度大于1 5 时，可以得到色纯度较饱和的高效红光 器件。尽管此时器件的发光效率不是很高。但发光效率可以通过进一步完善和改进器件制作工艺，合理调节 其它有机材料的厚度等方法来得到改善。因此适当提高D C J T B 的掺杂浓度( 1 5 ) 是制作饱和高效红光器件 的一种合
13、理手段。 四、结论 本文通过制作不同掺杂浓度的A l q 3 ：D C J T B 掺杂系统的O L E D 器件。综合考虑和优化了红光器件的发光 效率和色饱和度。制备了高效率、高色饱和度的红光器件，为生产制作红光O L E D 器件做实验依据。当掺杂浓 度大于1 5 时，器件的色纯度较饱和，而发光效率也比较理想，而更高的发光效率则可以通过改进其它工艺 手段来实现。 参考文献： 1 城户淳二有机E L 素子刀将来展望应用物理2 0 0 1 ，7 0 ( 3 ) ：3 3 3 3 3 6 2 C h i n - T iC h e nE v o l u t i o no fr e do r g a
14、 n i cl i g h t - e m i t t i n gd i o d e s ：m a t e r i a l sa n dD e v i c e s C h e m M a t e r 2 0 0 4llA ：A L 3 Z Y X i e L S H u n g , a n dS T 。L e eH i g h - e f f i c i e n c yr e de l e c t r o l u m i n e s c e n c e f r o man a r r o wr e c o m b i n a t i o nz o n ec o n f i n e db ya
15、l l o r g a n i cd o u b l eh e t e r o s t r u c t u r e A p p l P h y s L e t t 2 0 0 1 7 9 ( 7 ) ：1 0 4 8 - 1 0 5 0 4 C H 。C h e n ，J S h i ，K P 。K l u b e k U SP a t e n t5 9 0 8 5 9 l ( 1 9 9 9 ) 5 V B u l o v i c ，A S h o u s t i k o v ，M A B a l d o ，E B o s e ，V G K o z l o v ，M E T h o m p
16、s o n ，s R F o r r e s tB r i g h t ，s a t u r a t e d ，r e d - t o - y e l l o w o r g a n i cl i g h t - e m i t t i n gd e v i c e sb a s e do np o l a r i z a t i o n - i n d u c e ds p e c t r a ls h i f t s C h e m P h y s L e t t 1 9 9 8 2 8 7 ：4 5 5 4 6 0 ， 6 B C h e n ，X L i n ，L C h e n g ，C L e e ，W A G a m b l i n g ，a n dS L e eI m p r o v e m e n t o f
