CN101097996A

CN101097996A - 基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件

Info

Publication number: CN101097996A
Application number: CNA2007100557867A
Authority: CN
Inventors: 李文连; 车广波; 初蓓; 毕德锋
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2008-01-02

Abstract

本发明属于有机磷光电致发光(POEL)器件技术领域，涉及一种基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件，其为层状结构，由衬底到阴极依次为衬底、透明导电膜、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡-电子传输层、电子注入层、阴极；其中发光层选择CBP或BPhen做基质，Cu(I)-配合物做掺杂剂。本发明用热蒸发工艺制备，通过改变Cu(I)-配合物在基质中的浓度制作从绿到深红发光色变化的POEL器件，提高了器件的效率和工作寿命，制作工艺更加灵活。

Description

基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件

技术领域：

本发明属于有机磷光电致发光(POEL)器件技术领域，涉及一种采用一铜配合物材料作为掺杂剂成分的发光色可调的POEL器件。

背景技术：

与仅仅利用单重态激子的荧光OEL不同，POEL可以同时利用单重态激子和三重态激子，因而内量子效率最高可达100％。但是磷光POEL多用铱等贵金属配合物，例如，Ir(ppy)₃：fac(tris2-phenyl Pyridine)Iridium和Btp₂Ir(acac)：bis(2-(2’8-benzo[4，5-a]thienyl)(pyridinato-N，C³‘) iridium(acetylacetonate)等。由于这些铱等贵金属价格昂贵且有毒，难于工业上大面积推广。

目前采用一价铜[Cu(I)]配合物作为POEL材料制作器件是采用液体浇铸的方法(Y.Ma，H.Y.Zhang，J.C.Shen，C.Che，Synth.Met.1998，94，245)、(Q.-S.Zhang，Q.-G.Zhou，Y.-X.Cheng，L.-X.Wang，D.-G.Ma，X.-B.Jing，F.-S.Wang，Adv.Mater.2004，16，432)，采用这种制备方法难于活化器件结构，而且EL特性一般要掺杂在聚合物介质中，因而受聚合物介质特性的制约，通常其效率和工作寿命都低于蒸发型OEL器件

发明内容：

为了解决现有技术液体浇铸方法制作OEL器件存在的效率和工作寿命都低以及以往采用的贵金属Ir-配合物成本高的问题，本发明提供一种基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件，选择CBP或BPhen做发光层基质，Cu(I)-配合物做掺杂剂，用热蒸发工艺制备，通过改变Cu(I)-配合物在基质中的浓度制作从绿到深红发光色变化的POEL器件，提高了器件的效率和工作寿命，制作工艺更加灵活。

本发明为层状结构，由衬底到阴极依次为衬底、透明导电膜、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡-电子传输层、电子注入层、阴极；空穴注入层为CuPc材料或m-MTDATA材料，CuPc材料厚度为1nm～5nm，m-MTDATA材料(1，3，5-tris-(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine)厚度为10nm-40nm；空穴传输层材料采用NPB(4，4’-bis[N-(1-naphthyl-1-)-N-phenyl-amino]-biphenyl)，厚度为30nm-50nm；发光层是共沉积的基质CBP(4，4_-N，N_-dicarbazole-biphenyl)或BPhen(4，7-diphenyl-1，10-phenanthroline)和掺杂剂，厚度为15～25nm，掺杂剂为Cu(I)-配合物，基质与Cu(I)-配合物的重量比为100∶(2～20)；空穴阻挡-电子传输层为TPBI材料(2，2′，2″-(1，3，5-benzenetriyl)-tris[1-phenyl-1-H-benzimidazole])或具有宽带隙的电子传输材料，厚度为30nm～40nm；电子注入层的材料选用LiF或CsF，厚度采用0.8～3nm；阴极的材料采用Al或其它低功函数金属，厚度为100～150nm。外电路为驱动电源，可选择3V～20V，外电路的正极与透明导电膜邻接衬底的一侧连接，负极与阴极连接。

本发明制备方法：

在高真空(3-2 ×10^-4帕)下，在透明导电膜上面沉积空穴注入层；

在空穴注入层上面沉积空穴传输层；

在空穴传输层上面沉积一层发光层：发光层采用共沉积方法同时蒸发CBP和Cu(I)-配合物，它们的重量比为100∶(2～20)；

在发光层之上沉积空穴阻挡-电子传输层；

在空穴阻挡-电子传输层上沉积电子注入层；

在电子注入层上沉积阴极。

有益效果：本发明选择CBP[4，4_-N，N_-dicarbazole-biphenyl]或BPhen(4，7-diphenyl-1，10-phenanthroline)做发光层基质，Cu(I)-配合物做掺杂剂，采用热蒸发工艺制备，发光色可随着Cu(I)配合物浓度变化，提高了器件的效率和工作寿命，制作工艺灵活；其中发光效率最高的明亮黄色发光不但可以成为潜在的对人眼不容易疲劳的琥泊色(橙黄色)显示，还可以与蓝色发光成分组合成在全色显示和照明应用的白色发光器件。

附图说明

图1为本发明有机磷光电致发光器件结构示意图，也是摘要附图。图中1、衬底，2、透明导电膜，3、空穴注入层，4、空穴传输层，5、发光层，6、空穴阻挡-电子传输层，7、电子注入层，8、阴极，9、外电路，10、发光线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但本发明不限于这些实施例

实施例1：

衬底1用玻璃或透明塑料，透明导电膜2选择ITO膜作为阳极，洗净衬底1和透明导电膜2后，首先在高真空(3-2×10^-4帕)下，在透明导电膜2上面沉积厚度为1nm或3nm或5nm的空穴注入层3，空穴注入层3用CuPc；然后在空穴注入层3上面沉积空穴传输层4，空穴传输层4是传统应用的NPB材料，厚度为30nm或40nm或50nm；之后在空穴传输层4上面沉积一层发光层5，发光层5采用共沉积方法同时蒸发CBP和Cu(I)-配合物，CBP和Cu(I)-配合物的重量比为100∶X，其中X为2，6，10，15或者20，具有不同掺杂浓度Cu(I)-配合物的发光层5厚度都为20nm；发光层5之上沉积空穴阻挡-电子传输层6，空穴阻挡-电子传输层6的材料为TPBI，厚度是30nm或35nm或40nm；之后在空穴阻挡-电子传输层6之上沉积电子注入层7，材料采用LiF，其厚度是1nm或2nm；最后在电子注入层7之上沉积阴极8，阴极8采用金属Al材料，厚度采用100nm或130nm或150nm。所有薄膜都采用热蒸发工艺沉积。

薄膜的厚度使用膜厚监控仪器监视，用亮度计测量发光亮度。具有不同CBP和Cu(I)-配合物比例的器件当施加外电路9时，就会从衬底1一侧射出发射峰分别为558，572，585，592和615nm的发光线10。

效果：在4.5V时，亮度为分别为2200，2100，2300，1686和620cd/m²，在1.0mA/cm²电流效率分别为7.4，9.2，5.8，2.2，0.9cd/A。

实施例2：

在实施例1基础上，改变发光层5的的基质为BPhen(4，7-diphenyl-1，10-phenanthroline)，厚度为20nm，控制BPhen和Cu(I)-配合物比例与实施例1相同，其它制作条件都不变。

效果：在4.7V时，亮度为分别为2100，2000，2000，1600和610cd/m²，在1.0mA/cm²电流效率分别为7.2，9.2，3.6，2.1，0.7cd/A.

实施例3：

在实施例1基础上，改变空穴注入层3为m-MTDATA材料，厚度为10nm或25nm或40nm的，其它功能层及其制备工艺均与实施例1相同，电子注入层7采用CsF材料，厚度为1nm，其它制作条件都不变。具有不同CBP和Cu(I)-配合物比例的器件当施加外电路9时，就会从衬底1一侧出射出发射峰分别为558，572，585，592和615nm的发光线10。

效果：在4.4V时，亮度为分别为2180，2090，2290，1696和618cd/m²，在1.0mA/cm²电流效率分别为7.1，9.1，5.9，2.1，0.8cd/A.

实施例4：

在实施例1基础上，改变空穴注入层3为m-MTDATA材料，厚度为10或25nm，其它功能层及其制备工艺均与实施例1相同，电子注入层7采用LiF材料，厚度为3nm，其它制作条件都不变。具有不同CBP和Cu(I)-配合物比例的器件当施加外电路9时，就会从衬底1一侧出射出明亮黄发射峰为572nm的发光线10。效果：在4.4V时，1.0mA/cm²电流密度下电流效率为12cd/A，最大亮度为2200cd/m²。

Cu(I)-配合物选择传统的配体化合物6，7-Dicyanodipyrido[2，2-d：2’，3’-f]quinoxaline(Dicnq)Cu(I)-配合物([Cu(DPEphos)(Dicnq)]BF₄)，其中DPEphos表示bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]ether，BF₄是抗衡离子，热蒸发成膜(其制备方法公开在G B Che，W L Li，Z G Kong and Z S Su，B Chu，B Li，Z Z Hu and Z Q Zhang，Synth Commun，2006 36：2519)，由于这种配合物具有大的共轭配位环，具有很好的升华特性因而易于真空蒸发成均匀的薄膜。

Claims

1、一种基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件，其特征在于为层状结构，由衬底到阴极依次为衬底、透明导电膜、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡-电子传输层、电子注入层、阴极；空穴注入层为CuPc材料或m-MTDATA材料，CuPc材料厚度为1nm～5nm，m-MTDATA材料厚度为10nm-40nm；空穴传输层材料采用NPB，厚度为30nm-50nm；发光层是共沉积的基质CBP或BPhen和掺杂剂，厚度为15～25nm，掺杂剂为Cu(I)-配合物，基质与Cu(I)-配合物的重量比为100∶(2～20)；空穴阻挡-电子传输层为TPBI材料，厚度为30nm～40nm；电子注入层的材料选用LiF或CsF，厚度采用0.8～3nm；阴极的材料采用Al，厚度为100～150nm。

2、根据权利要求1所述的基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件，其特征在于Cu(I)-配合物选择配体化合物6，7-Dicyanodipyrido[2，2-d：2’，3’-f]quinoxaline(Dicnq)Cu(I)-配合物。

3、根据权利要求1所述的基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件，其特征在于空穴注入层采用CuPc材料时，厚度为1nm或3nm或5nm。

4、根据权利要求1所述的基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件，其特征在于空穴注入层为m-MTDATA材料时，厚度为10nm或25nm或40nm。

5、根据权利要求1所述的基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件，其特征在于空穴传输层厚度为30nm或40nm或50nm。

6、根据权利要求1所述的基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件，其特征在于发光层中CBP或者Bphen与Cu(I)-配合物的重量比为100∶X，其中X为2，6，10，15或者20，发光层厚度为20nm。

7、根据权利要求1所述的基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件，其特征在于空穴阻挡-电子传输层厚度是30nm或35nm或40nm。

8、根据权利要求1所述的基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件，其特征在于电子注入层厚度是1nm或2nm或3nm。

9、根据权利要求1所述的基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件，其特征在于阴极8厚度采用100nm或130nm或150nm。