使用聚合物染料的色轉換膜和使用該色轉換膜的發多色光的有機el裝置的製作方法

2023-11-02 07:07:27 1

專利名稱：使用聚合物染料的色轉換膜和使用該色轉換膜的發多色光的有機el裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種色轉換膜，該色轉換膜可通過塗布方法製備，使用具有高色轉換 效率的聚合物染料形成。本發明還涉及使用這種色轉換膜形成的發多色光的有機EL裝置。
背景技術：
近年來，對於有機EL元件實際應用的研究非常活躍。因為有機EL元件能夠在低 電壓下實現高電流密度，所以人們預期這類元件能實現高亮度和發光效率。人們特別期望 具有高清晰度的多色或全色顯示能力的有機多色EL顯示器的實際應用。獲得具有多色或 全色顯示能力的有機EL顯示器的方法的一個例子是使用多個允許特定波長的光通過的濾 色器的方法(濾色器方法)。當採用濾色器方法時，希望使用的有機EL元件是發射所謂白 光的元件；即，發射包括光的三原色(紅色(R)，綠色(G)和藍色(B))的良好平衡的多色光。已經研究了獲得發多色光的有機EL元件的方法，包括使用含多種發光染料的發 射層並且使多種發光染料同時被激發的方法(參見專利文獻1和幻。在另一種方法中，使 用含主體發光材料和客體發光材料的發射層，主體發光材料被激發，並被誘導發出光，同時 能量被轉移到客體材料，導致客體材料發光(參見專利文獻3)。但是，上述發多色光的有機EL元件要麼依賴多種發光材料的同時激發，要麼依賴 多種發光材料之間的能量轉移。已有報導，在這類裝置中，發光材料之間的發射強度的平衡 隨著驅動時間的流逝而變化，或者隨著激勵電流的變化而變化，這可能導致得到的色調改變。為得到發多色光的有機EL元件而提出的另一種方法是同時使用發單色光的有機 EL元件和色轉換膜的色轉換方法(參見專利文獻4-6)。使用的色轉換膜是含一種或多種 色轉換物質的層，所述色轉換物質能吸收短波長光並將其轉化為長波長光。專利文獻1 日本專利第四91450號專利文獻2 日本專利申請特開第2000-243563號專利文獻3 美國專利第5，683，823號專利文獻4 日本專利申請特開第2002-75643號專利文獻5 日本專利申請特開第2003-217859號專利文獻6 日本專利申請特開第2000-230172號但是，在使用單色轉換材料形成色轉換膜時，色轉換材料的分子互相聚集；隨著吸 收光的能量反覆在相同的分子之間轉移，發生稱為濃縮猝滅的現象，色轉換材料失活，不再 發光。為了抑制這種現象，將色轉換材料溶解或分散在介質中以降低濃度，從而抑制色轉換 材料分子之間的接觸(參見專利文獻5)。在此，降低色轉換材料的濃度的做法會減小待吸收的光的吸光度，結果導致無法 獲得充分的轉換光強度。為了解決這一問題，製備更厚的色轉換膜，提高吸光度，從而維持 有效的色轉換。使用這種較厚的色轉換膜(膜厚度約10微米)會帶來許多問題，包括在梯度區域中發生電極圖案的斷開，難以實現高清晰度，膜中殘留水分或溶劑(在膜與有機EL 裝置組合時，殘留的水分或溶劑會改變有機EL層，導致顯示器缺陷)。同時，從降低視角依 賴性的角度考慮，也非常需要製備較薄的色轉換膜。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種色轉換膜，該色轉換膜能維持充分的轉換光 強度而無需增加膜的厚度。本發明的另一個目的是提供一種能通過低成本溼法製造的色轉 換膜。本發明的另一個目的是提供一種使用這種色轉換膜的發多色光的有機EL裝置；也就 是說，提供一種具有以下性質的發多色光的有機EL裝置具有極佳的視角依賴性，以及由 於色調不會隨著驅動時間的流逝而變化，也不會隨著激勵電流的變化而變化，在長時間內 表現出穩定的發射性質。下文將描述可用在本發明的色轉換膜中的聚合物染料。該聚合物染料包括第一染 料單元和第二染料單元，它們作為相同分子內的組成單元。第一染料單元吸收入射到色轉 換膜上的光，並將所吸收的入射光的能量轉移到第二染料單元。第二染料單元接受來自第 一染料單元的能量，並發光。以構成聚合物染料的組成單元的總含量為基準計，第一染料單元的含量優選至少 為50%，但是不超過99. 99%。以構成聚合物染料的組成單元的總含量為基準計，第二染料 單元的含量優選至少為0. 01 %，但是不超過50%。聚合物染料的分子量優選至少為1，000, 但是不超過100,000。本發明的色轉換膜的特徵是該膜是通過塗布上述聚合物染料而形成的。本發明的 發多色光的有機EL裝置由一對電極、夾在該對電極之間的有機EL層、和色轉換膜組成，所 述一對電極中的至少一個電極是透明電極。所述色轉換膜含有上述聚合物染料，並且形成 的膜厚度不超過2微米。構成該發多色光的有機EL裝置的色轉換膜優選通過塗布方法形成。而且，優選色 轉換膜和透明電極以相互接觸的方式排列。在本發明中，通過在聚合物鏈上引入作為發射中心的第二染料單元，可有效抑制 由於第二染料單元的聚集引起的濃縮猝滅。這樣，即使色轉換膜由單獨一種材料組成，也可 以在無需增加膜厚度的情況下保持高色轉換效率。而且，通過選擇能溶於溶劑的聚合物材 料，可以提供能通過低成本塗布法形成的色轉換膜。而且，使用這種色轉換膜形成的發多色 光的有機EL裝置具有極低的視角依賴性，以及由於色調不會隨著驅動時間的流逝而變化， 也不會隨著激勵電流的變化而變化，在長時間內表現出穩定的發射性質。附圖
簡要說明圖IA顯示根據本發明發多色光的有機EL裝置的一個實施方式的構造的一個例子。圖IB顯示根據本發明發多色光的有機EL裝置的一個實施方式的構造的一個例子。圖IC顯示根據本發明發多色光的有機EL裝置的一個實施方式的構造的一個例子。圖ID顯示根據本發明發多色光的有機EL裝置的一個實施方式的構造的一個例子。圖2顯示實施例1的色轉換膜的吸收光譜和光致發光(PL)光譜。附圖標記的說明10 透明基材11 基材20 色轉換膜30 (a-c) 有機 EL 元件31(￡1和幻透明電極32 有機 EL 層33 反射電極40 反射層本發明最佳實施方式依據本發明第一方面的色轉換膜包括由第一染料單元和第二染料單元組成的聚 合物染料。在此，第一染料單元吸收入射到色轉換膜上的光，並將所吸收的入射光的能量轉 移到第二染料單元，第二染料單元接受來自第一染料單元的能量，並發光。希望聚合物染料 中存在的第一染料單元的量能充分吸收入射光，以構成聚合物染料的組成單元的總含量為 基準計，第一染料單元的含量優選為50-99.99%。以構成聚合物染料的組成單元的總含量 為基準計，優選第二染料單元的含量等於或小於50%，優選為0. 01-5%。該實施方式中的色轉換膜的厚度不超過2微米，並且是使用包括塗布上述聚合物 染料的方法形成的。當單獨製造時，可通過以獨立的膜的形式塗布聚合物染料溶液來製造本發明該方 面的色轉換膜。或者，如下文將描述的，可在合適的基材上塗布聚合物染料溶液和其它組分 來形成色轉換層。可用作透明基材的材料包括玻璃和聚合物材料，後者的例子包括纖維素酯，例如 二乙醯基纖維素、三乙醯基纖維素(TAC)、丙醯基纖維素、丁醯基纖維素、乙醯基丙醯基纖維 素和硝基纖維素；聚醯胺；聚碳酸酯；聚酯，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二 醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚-1，4-環己烷二亞甲基對苯二甲酸酯、聚亞乙基-1，2-二 苯氧基乙烷-4，4』_ 二羧酸酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯；聚苯乙烯；聚烯烴，例如聚乙烯、聚 丙烯和聚甲基戊烯；丙烯酸類樹脂，例如聚甲基丙烯酸甲酯；聚碳酸酯；聚碸；聚醚碸；聚醚 酮；聚醚醯亞胺；聚氧乙烯；和降冰片烯樹脂。當使用聚合物材料時，透明基材可以是剛性 或撓性的。透明基材對可見光的透光率優選至少為80%，更優選至少為86%。用在該實施方式的色轉換膜中的聚合物染料同時包括第一染料單元和第二染料 單元，它們作為同一分子內的組成單元。第一染料單元是吸收入射到色轉換膜上的光的單 元，並將所吸收的入射光的能量轉移到第二染料單元，所述入射到色轉換膜上的光優選是 由有機EL元件發射的藍色到藍綠色的光。因此，希望第一染料單元的吸收光譜與有機EL元 件的發射光譜重疊，甚至更理想的是第一染料單元的吸收峰值與有機EL元件的發射光譜 峰值重疊(一致)。而且，希望第一染料單元的發射光譜與第二染料單元的吸收光譜重疊， 甚至更理想的是第一染料的發射光譜峰值與第二染料的吸收峰值重疊(一致)。適合用作本發明的第一染料單元的單元可以是π-共軛單元或σ-共軛單元。可使用的η-共軛單元的例子包括對亞苯基亞乙烯基單元，例如(1，4_亞苯基)亞乙烯基 (PPV), (2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4_亞苯基)亞乙烯基(MEH-PPV)、(2，5-二烷氧 基-1，4-亞苯基)亞乙烯基(RO-PPV)、氰基取代的(1，4-亞苯基)亞乙烯基(CN-PPV)和 2-二甲基辛基甲矽烷基-1，4-亞苯基亞乙烯基(DMOS-PPV)；萘亞乙烯基單元，例如1，4-萘 亞乙烯基(PNV)；對亞苯基單元，例如1，4-亞苯基和2，5-二烷氧基-1，4-亞苯基(RO-PPP)； 芴單元；噻吩單元，例如3-環己基噻吩(PCHT)、3_環己基-4-甲基噻吩(PCHMT)和3-烷 基噻吩(PAT)；乙炔單元，例如1，2-二苯基乙炔(PDPA)、l-n-烷基-2-苯基乙炔(PAPA)和 2-苯基乙炔(PPA)。由這些單元得到的聚合物的縮寫如上文括號中所示。可使用的σ-共 軛單元包括噻咯(silole)單元。另外，可使用這些材料中的多種的共聚物來實現光譜調節和改善耐熱性等目的。 以構成聚合物染料的組成單元的總含量為基準計，希望第一染料單元的含量為50-99. 9%0 在此濃度範圍內，第一染料單元能充分吸收入射到色轉換膜上的光，並將所吸收的入射光 的能量轉移到第二染料單元。第二染料單元是接受從第一染料單元轉移的能量並發光的單元。在此，如上所 述，希望第一染料單元的發射光譜與第二染料單元的吸收光譜重疊，更理想的是第一染料 的發射光譜峰值與第二染料單元的吸收峰值重疊(一致)。因此，第二染料單元發射的光 的波長比第一染料單元吸收的光的波長更長。在本發明中，適合用作第二染料單元的染料 的例子包括二萘嵌苯染料單元；花青染料單元，例如4- 二氰基亞甲基-2-甲基-6-(對二 甲基氨基苯乙烯基)-4Η-吡喃(DCM-1 ；下文所示通式(I)的化合物)，DCM-2(下文所示通 式(II)的化合物)和DCJTB (下文所示通式(III)的化合物)；4，4_ 二氟-1，3，5，7-四苯 基-4-硼_3a，二氮雜-S-二環戊二烯並苯(indacene)(下文所示通式(IV)的化合物)， Lumogen F Red和尼羅紅(Nile Red)(下文所示通式(V)的化合物)。或者，可使用咕噸染 料單元，如若丹明(Miodamine)B和若丹明6G，或者吡啶染料，如吡啶1。
權利要求
1. 一種包含聚合物染料的色轉換膜，其中所述聚合物染料由第一染料單元和第二染料單元組成，第一染料單元吸收入射到所述色轉換膜上的光，並將所吸收的入射光的能量轉移到第 二染料單元，以及所述第二染料單元接受來自所述第一染料單元的能量，並發光。
2.如權利要求1所述的色轉換膜，其特徵在於，以構成聚合物染料的組成單元的總含 量為基準計，所述第一染料單元的含量至少為50 %，但是不超過99. 99 %。
3.如權利要求1所述的色轉換膜，其特徵在於，以構成聚合物染料的組成單元的總含 量為基準計，所述第二染料單元的含量至少為0. 01 %，但是不超過50 %。
4.如權利要求1所述的色轉換膜，其特徵在於，所述聚合物染料的重均分子量至少為 1，000，但是不超過100，000。
5.如權利要求1-4中任一項所述的色轉換膜，其特徵在於，所述膜通過塗布方法形成。
6.一種發多色光的有機EL裝置，該裝置包括一對電極，其中至少一個電極是透明電極；夾在所述一對電極之間的有機EL層；和如權利要求1-4中任一項所述的色轉換膜，其中，所述色轉換膜的厚度不超過2微米。
7.如權利要求6所述的發多色光的有機EL裝置，其特徵在於，所述色轉換膜通過塗布 方法形成。
8.如權利要求6所述的發多色光的有機EL裝置，其特徵在於，所述色轉換膜和所述透 明電極以相互接觸的方式排列。
全文摘要
本發明提供一種色轉換膜，該色轉換膜能保持充分的轉換光強度而無需增加其厚度，本發明還提供一種使用該色轉換膜的發多色光的有機EL裝置。本發明的色轉換膜包括由第一染料單元和第二染料單元組成的聚合物染料。第一染料單元吸收入射到色轉換膜上的光，並將吸收的入射光的能量轉移到第二染料單元上。第二染料單元吸收來自第一染料單元的能量，並發光。
文檔編號H05B33/12GK102067729SQ20098012299
公開日2011年5月18日 申請日期2009年7月27日 優先權日2008年7月28日
發明者李崇, 永井優 申請人:富士電機控股株式會社