CN102130301A - 基于色转换的白光有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用色转换注入层实现白色有机电致发光器件及其制作方法，该器件由氧化铟锡玻璃基板（1）、色转换注入层（2）、空穴传输层（3）、发光层（4）、电子传输层（5）和复合阴极层（6）组成。该器件的制作方法是在氧化铟锡玻璃基板上旋涂制备色转换注入层（2），然后依次蒸镀空穴传输层（3）、发光层（4）、电子传输层（5）和复合阴极层（6）。该器件结构简单，只需要单一的蓝光发光材料，激发色转换层发射红光，从而实现白光。该白色有机电致发光器件具有色度稳定、高效、低成本的优点。

Description

基于色转换的白光有机电致发光器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有色转化注入层（CC-HIL）的白色有机电致发光器件及其制备方法，其色转换层采用旋涂制备的方法，其余各层采用真空蒸发方法制备。这种具有色转换层的白色有机电致发光器件色度稳定、低成本及较高的发光效率。
背景技术
有机电致发光显示器（Organic Light Emitting Device，OLED）由于具有超轻薄、高亮度、响应快、低功耗、效率高及制作简单等特性，广泛应用于平板显示器、背光模组以及照明等领域，其发光原理为在两个电极之间沉积非常薄的有机材料，对该有机发光材料通以直流电使其发光。
在以前的白色有机电致发光器件中，或多或少的都存在色度随着电流密度的增加而发生偏移现象，这可能是因为在不同电场作用下，载流子迁移率发生变化，不同发光层的能量分布或者复合区域也会随之发生变化，而且不同发光团的老化速率不同，随着器件的老化，器件的色坐标也将发生变化，从而影响器件的操作寿命。为了避免白光器件的色度不稳定问题，一个有效的方法就是在玻璃衬底的背面镀上色转换层，利用它吸收蓝光后再转放出红，绿，蓝三原色光，绿光和红光的相对强度直接与蓝光的相对强度相联系，蓝光发射发生老化，绿光和红光发射也按比例减少。德国OSRAM公司[37]利用下转换方法，把磷光染料FIrpic掺杂到聚合物PVK中制作PHOLED，在玻璃基板的另一侧涂布橙色转化层，其中橙色染料为氮化硅酸盐([Sr,Ba,Ca]2Si5N8:Eu2+)，得到的白光效率分别达到25lm/W和39 cd/A。高达180％的转化效率归因于受激磷光微粒的非取向性光辐射。此外，湿法工艺例如丝网印刷和喷墨打印在OLED的制备上有很大的潜力，相对于一般的真空蒸发工艺，湿法工艺具有易于沉积有机膜，便于大规模生产，成本低廉的优势。
发明内容
本发明的目的在于解决已有技术存在的技术问题，提供一种能实现色度稳定、低成本、高效的白色有机电致发光照明显示器及制作方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种具有色转换注入层的白色有机电致发光器件，其特征在于ITO玻璃基板（1）、色转换注入层（2）、空穴传输层（3）、发光层（4）、电子传输层（5）、复合阴极层（6）。
上述色转换注入层（2）为一种红色荧光高分子材料MEH-PPV。
上述空传输层为（3）为NPB。
上述发光层（4）中，TBADN作为蓝光主体材料，DSA-Ph作为蓝光材料，将3.0wt% DSA-Ph掺杂到TBADN中去。
上述电子传输层（5）所采用的材料为绿色荧光材料。
上述复合阴极层（6）所采用材料为LiF/Al。
根据本发明的目的，上述白色有机电致发光器件的制备方法，是在ITO玻璃基板（1）上依次制备色转换注入层（2）、空穴传输层（3）、发光层（4）、电子传输层（5）以及复合阴极（6）。
上述制作方法的工艺步骤如下：
a． 选取符合要求尺寸和表面电阻的ITO玻璃基板（1），用去离子水清洗后分别用去离子水和酒精超声，超声后烘干并用紫外臭氧清洗机处理15分钟；
b．采用旋涂的方法，在上述ITO玻璃基板上（1）上旋涂色转换注入层（2）；
c． 在MEH-PPV色转换层上蒸发制备空穴传输层（3）；
d．在空穴传输层的上方，采用双源共蒸的方法，制备发光层（4），在制备过程中，用晶振片来控制两种材料的蒸发速率和浓度掺杂比；
e． 采用真空蒸镀的方法，在上述发光层上（4）制备Alq3作为电子传输层（5）；
f．  采用真空蒸镀的方法，在上述电子传输层上（5）上制备复合阴极层（6）。
发光层（4）发出的蓝光（7）与激发色转换层形成的红光（8）合成为白光，（9）、（10）、（11）、（12）、（13）、（14）分别为ITO玻璃基板（1）、色转换注入层（2）、空穴传输层（3）、发光层（4）、电子传输层（5）、复合阴极层（6）的能级标识。
所述色转换注入层，不仅可以起到色度转换作用同时也可以增加空穴的注入。所述色转换注入层材料（2）为一种红色荧光高分子材料，其光致发光量子效率达到24%，其空穴迁移率为10-6cm2/Vs，具有较好的空穴传输能力。
上述步骤b中，色转换注入层（2）的具体制备工艺采用如下方式实现：
i.              将洗好的氧化锌铟玻璃基片（1）放在旋涂设备上。
ii.              将色转换注入材料溶于对二甲苯溶剂，浓度为0.3wt%的溶液，然后把溶液用套有0.45微米孔径过滤的针筒注射到氧化铟锡基片上，并且覆盖整个基片。
iii.              用匀胶机以2500转/分的转速进行旋涂从而制备一层均匀的溶液薄膜。
iv.              然后将制备后的溶液薄膜放置烘箱中进行烘干，烘箱温度为100摄氏度，烘烤时间为60分钟，然后用棉签将器件边缘的MEH-PPV薄膜擦掉，从而制备了色转换注入层（2）。
上述各层中，除色转换层采用旋涂的制备方法外，其余各层均采用真空蒸镀的制备方法，在蒸发过程中，其真空度在10-5数量级，同时在色转换层（CCL）的制备中，旋涂仪的转速要严格控制。
本发明与现有技术相比较，具有如下显著优点：红色荧光高分子材料MEH-PPV具有空穴传输特性和较高的色转换效率，被选作色转换空穴注入材料。MEH-PPV可以采用简易的旋涂工艺来制备这种结构简单的白光器件，由于基于MEH-PPV色转换层的白色有机电致发光器件具有较高的外耦合效率和更加平衡的载流子。因此其具有色度稳定、高效、低成本的优点。
附图说明
图1为本发明采用一种红色荧光高分子材料MEH-PPV作为色转换层的白色有机电致发光器件结构示意图。
图2为图1示例的有机电致发光器件的一种发明实例，即ITO/MEH-PPV/NPB/TBADN:3.0wt%DSA-Ph/Alq3/ LiF/Al结构的器件能级示意图。
具体实施方式
下面结合附图对实例进一步说明。
如图1所示，本实例中的具有采用红色荧光材料MEH-PPV为色转换层的白色有机电致发光器件，其包括ITO玻璃基板（1）、色转换注入层（2）、空穴传输层（3）、发光层（4）、电子传输层（5）、复合阴极层（6），其中色转换层为MEH-PPV，发光层采用材料为蓝光主题材料TBADN中掺杂3.0wt%蓝光材料DSA-Ph，电子传输层材料为Alq3。
具体本器件结构的白色有机电致发光发光器件制备方法的详细步骤和工艺如下：
a.       选择符合要求的ITO玻璃基板（1），其有效面积为5mm×5mm，表面电阻为10Ω/□，选取合适的ITO玻璃基板后，用去污粉进行清洗，然后依次用丙酮、无水乙醇及去离子水超声10分钟，将洗好的ITO玻璃片放在高压钠灯下烘烤至干，在用紫外-臭氧进行表面处理。
b.          将洗好的ITO玻璃基片（1）放在旋涂设备上，将MEH-PPV是溶于对二甲苯溶剂，浓度为0.3wt%，将MEH-PPV溶液用套有0.45微米孔径过滤的针筒注射到ITO基片上，并且覆盖整个基片，将匀胶机分别以2000、2500、3000转/分钟的转速，在ITO基片上旋涂一层均匀的MEH-PPV溶液薄膜，之后分别将各器件放置烘箱中，在100摄氏度的条件下烘60分钟，用棉签把器件边缘的MEH-PPV薄膜擦掉，从而制备了三种不同厚度的MEH-PPV色转换注入层（2）。
c.           在4×10-4 Pa真空环境中，在上述MEH-PPV色转换注入层（2）上蒸镀NPB作为空穴传输层（3），其厚度为30nm。
d.          在上述空穴传输层上（3），采用双源共蒸的方法蒸镀发光层（4），其中TBADN作为蓝光主体材料，DSA-Ph作为蓝光染料，其掺杂浓度为3.0wt%，厚度为30nm。
e.           在上述发光层（4）的上方蒸镀Alq3作为电子传输层（5），其厚度为30nm。
f.            换金属条形掩模板，在上述电子传输层（5）的上方蒸镀复合阴极层（6），其分别为LiF和Al，厚度分别为0.5nm和130nm。
本实例采用ITO/MEH-PPV/NPB/TBADN:3.0wt%DSA-Ph/Alq3/LiF/Al结构，为了得到较纯的白光，根据旋涂的转速不同制备了一系列的器件，旋涂转速在2500rpm上下进行微调，分别为2000rpm，2500rpm，3000rpm。图2为器件能级示意图，从图中可以看出，MEH-PPV的最高被占据分子轨道(HOMO)能级与NPB同为5.4eV，不会阻碍空穴的注入与传输。NPB的最低未被占据分子轨道(LUMO)能级为2.3eV，而TBADN则为2.8eV，两者之间的势垒能够极大地将激子产生限制在发光层中。因此，CC-HIL 器件拥有极好的色度稳定性，这归因于色转换空穴注入层的优良性能，同时该白色有机电致发光器件也具有低成本、高效等诸多优点。

Claims (3)

1.一种基于色转换的白光有机电致发光器件，其特征在于该器件由氧化铟锡玻璃基板（1）、色转换注入层（2）、空穴传输层（3）、发光层（4）、电子传输层（5）和复合阴极层（6）组成，色转换注入层（2）为一种红色荧光高分子材料MEH-PPV，空传输层为（3）为NPB，发光层（4）中，TBADN作为蓝光主体材料，DSA-Ph作为蓝光材料，将3.0wt% DSA-Ph掺杂到TBADN中去，电子传输层（5）所采用的材料为绿色荧光材料，复合阴极层（6）所采用材料为LiF/Al。
2.一种基于色转换的白光有机电致发光器件的制备方法，该方法是在氧化铟锡玻璃基板上旋涂制备色转换注入层（2），然后依次蒸镀空穴传输层（3）、发光层（4）、电子传输层（5）和复合阴极层（6），其特征在于其制作工艺步骤如下：
a.选取符合要求尺寸和表面电阻的氧化铟锡玻璃基板（1），用去离子水清洗后分别用去离子水和酒精超声，超声后烘干并用紫外臭氧清洗机处理15分钟；
b.采用旋涂的方法，在上述ITO玻璃基板上（1）上旋涂色转换注入层（2）；
c.在色转换注入层上蒸发制备空穴传输层（3）；
d.在空穴传输层的上方，采用双源共蒸的方法，制备发光层（4），在制备过程中，用晶振片来控制两种材料的蒸发速率和浓度掺杂比；
e.采用真空蒸镀的方法，在上述发光层上（4）制备电子传输层（5）；
f.采用真空蒸镀的方法，在上述电子传输层上（5）上制备复合阴极层（6）。
3.根据权利要求2所述的基于色转换的白光有机电致发光器件的制备方法，其特征在于在所述步骤b中，色转换注入层（2）的具体制备工艺采用如下方式实现：
①将洗好的氧化锌铟玻璃基片（1）放在旋涂设备上；
②将色转换注入材料溶于对二甲苯溶剂，浓度为0.3wt%的溶液，然后把溶液用套有0.45微米孔径过滤的针筒注射到氧化铟锡基片上，并且覆盖整个基片；
③用匀胶机以2500转/分的转速进行旋涂从而制备一层均匀的溶液薄膜；
④然后将制备后的溶液薄膜放置烘箱中进行烘干，烘箱温度为100摄氏度，烘烤时间为60分钟，然后用棉签将器件边缘的MEH-PPV薄膜擦掉，从而制备了色转换注入层（2）。
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