CN104241552A - 一种具有金属增强荧光外转换层的oled发光器件制备方法 - Google Patents

一种具有金属增强荧光外转换层的oled发光器件制备方法 Download PDF

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汤梅
孙亮亮
钱冰洁
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Abstract

一种具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法。本发明提供一种金属增强荧光的制备方法及基于此方法的OLED器件。金属增强荧光发光层的制备方法，包括下述步骤：1）制备纳米金属粒子层，通过真空蒸镀一层金属膜，然后进行热处理，得到纳米金属粒子层；2）配制有机荧光材料溶液，将荧光材料均匀混合于高分子聚合物中；3）制备金属增强荧光的外转换层。该结构制备在OLED的玻璃外侧，该结构在OLED器件发出的光波与玻璃外侧的金属纳米粒子形成表面等离子，利用表面等离子体的强局部增强特性使荧光分子的发光强度增强，从而大大增强了金属增强荧光的OLED器件外转换层的光致发光强度。本发明金属增强荧光的外转换层OLED器件，制备工艺简单，设备要求低，制备周期短。

Description

一种具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法
技术领域
本发明涉及OLED照明与显示技术领域，尤其涉及一种具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法。
背景技术
金属增强荧光一般采用化学方法制备，在化学方法中，制备过程复杂，而且容易发生金属纳米粒子与荧光分子团的淬灭，从而降低影响金属增强荧光的效应。所以需要改进方法来解决金属纳米粒子与荧光分子团易淬灭的问题。同时金属增强荧光效应已经在LED器件、OLED器件、传感器等方面得到了广泛运用。特别是在OLED器件中，金属增强荧光效应已经运用于OLED器件内部，能提高OLED中的电致发光强度和发光效率。但对于外转换OLED发光器件中所需的外转换层的厚度比较厚，一般需要达到10μm以上。这就导致在外转换OLED生产中受到很大的限制。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法，包括如下步骤：
1）纳米金属粒子层的制备：根据预设的玻璃及荧光发光层的结构，选取玻璃和金属材料；在干净玻璃上真空蒸镀一层金属层，然后将玻璃及金属层置于真空环境中进行热处理，使得金属层形成金属纳米粒子结构；
2）荧光发光层的制备：根据预设的玻璃及荧光发光层的结构，选取荧光发光材料及高分子聚合物；将高分子聚合物溶于有机溶剂或无机溶剂中的至少一种，质量百分数为5%-35%；将荧光发光材料均匀分散于上述高分子聚合物溶液中，荧光发光材料在高分子聚合物溶液中的浓度为10-1mol/l-10-6mol/l，或者质量百分数为0.1wt%-1wt%；采用旋涂法或喷涂法在步骤1）的纳米金属粒子层上制备荧光发光层，厚度为1-15μm，制得金属增强荧光的外转换层；
3）OLED发光器件的制备：采用真空蒸镀法，在步骤2）制得的金属增强荧光的外转换层的ITO玻璃的另一面依次制备空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极电极，最终制得具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件。
进一步地，所述步骤1）中的纳米金属粒子层为位于所述玻璃与荧光发光层接触表面的厚度为1nm-100nm纳米结构的薄膜层；金属纳米粒子距离玻璃与荧光分子团接触的表面最远距离小于200nm。
进一步地，所述步骤1）中的纳米金属粒子层中的金属选自金、银、铜、铝、锌、铬、铂中的至少一种。
进一步地，所述步骤2）中的荧光发光材料为380-780nm可见光波段激发相应的蓝色荧光材料、红色荧光材料、绿色荧光材料中至少一种。
进一步地，所述蓝色荧光材料为二芳香基蒽衍生物、二苯乙烯芳香族衍生物、芘衍生物中的至少一种。
进一步地，所述红色荧光材料为DCJTB相关的红色掺杂物中的至少一种。
进一步地，所述绿光荧光材料为香豆素衍生物、喹吖啶酮衍生物、多环芳香族化合物中的至少一种。
进一步地，所述步骤2）中的有机溶剂为酒精、丙酮、氯苯、氯仿中的至少一种,无机溶剂为蒸馏水、酸性溶液、碱性溶液中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著地优点：
通过在该金属增强荧光的外转换层中引入具有金属纳米结构的纳米金属粒子层，该纳米金属粒子层在OLED发光器件中的发光层发出的光线作用下可形成等离子体，利用等离子体的局域增强特性在荧光分子团附近形成较强的激发场，使荧光分子团能够被充分激发发光，同时利用表面等离子体与荧光分子团之间的能量转移特性，加快荧光分子团的辐射跃迁率，抑制荧光分子团的非辐射跃迁，从而提高荧光分子团的光致发光强度，进而大大增强了OLED器件外转换层的光致发光强度。上述引入金属纳米粒子结构的方法简单方便，得到的金属增强荧光的荧光层及该荧光层在外转换OLED发光器件中具有很好的发光稳定性，并且金属增强荧光的荧光层的厚度也相应地减薄。
附图说明
图1为金属增强荧光的外转换层制备过程示意图。
图2为OLED发光器件的制备方法示意图。
图3为实施例1的绿光OLED发光器件的示意图。
图4为实施例2的蓝光OLED发光器件的示意图。
图5为金属银增强荧光的绿色OLED器件得到的归一化光谱图。
图6为金属银增强荧光的蓝色OLED器件得到的归一化光谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步的说明。
一种具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法，包括如下步骤：
如图1所示，1）纳米金属粒子层的制备：根据预设的玻璃及荧光发光层的结构，选取玻璃和金属材料；在干净玻璃上真空蒸镀一层金属层，然后将玻璃及金属层置于真空环境中进行热处理，热处理温度为150-450℃，热处理时间为10-180min；使得金属层形成金属纳米粒子结构；
2）荧光发光层的制备：根据预设的玻璃及荧光发光层的结构，选取荧光发光材料及高分子聚合物；将高分子聚合物溶于有机溶剂或无机溶剂中的至少一种，质量百分数为5%-35%；将荧光发光材料均匀分散于上述高分子聚合物溶液中，荧光发光材料在高分子聚合物溶液中的浓度为10-1mol/L-10-6mol/L，或者质量百分数为0.1wt%-1wt%；采用旋涂法或喷涂法在步骤1）的纳米金属粒子层上制备荧光发光层，厚度为1-15μm，制得金属增强荧光的外转换层；
如图2所示，3）OLED发光器件的制备：采用真空蒸镀法，在步骤2）制得的金属增强荧光的外转换层的ITO玻璃上依次制备空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极电极，最终制得具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件。
所述步骤1）中的纳米金属粒子层为位于所述玻璃与荧光发光层接触表面的厚度为1nm-100nm纳米结构的薄膜层；金属纳米粒子距离玻璃与荧光分子团接触的表面最远距离小于200nm。
所述步骤1）中的纳米金属粒子层中的金属选自金、银、铜、铝、锌、铬、铂中的至少一种。
所述步骤2）中的荧光发光材料为380-780nm可见光波段激发相应的蓝色荧光材料、红色荧光材料、绿色荧光材料中至少一种。
所述蓝色荧光材料为二芳香基蒽衍生物、二苯乙烯芳香族衍生物、芘衍生物中的至少一种。
所述红色荧光材料为DCJTB相关的红色掺杂物中的至少一种。
所述绿光荧光材料为香豆素衍生物、喹吖啶酮衍生物、多环芳香族化合物中的至少一种。
所述步骤2）中的有机溶剂为酒精、丙酮、氯苯、氯仿中的至少一种,无机溶剂为蒸馏水、酸性溶液、碱性溶液中的至少一种。
实施例1
在本实施例中，所用的玻璃是已经镀好ITO薄膜的玻璃。荧光发光材料采用绿色发光材料罗丹明B。首先在ITO玻璃背面采用真空蒸镀的方法形成一层厚度为10nm的金属银薄膜，将其置于真空环境下，以150℃的温度热处理16分钟，然后冷却至室温，就得到位于ITO玻璃背面的纳米金属Ag粒子层，该纳米Ag层具有纳米金属结构。将聚乙烯醇PVA均匀混合蒸馏水中，得到12%的PVA水溶液，再将罗丹明B（RB）加入到上述溶液中，得到6.23×10-4mol/l的RB溶液。然后利用旋涂法在具有纳米金属粒子层的玻璃上涂覆一层厚度为3μm的RB-PVA的荧光发光层。
如图3所示，其次采用真空蒸镀的方法，在ITO玻璃上真空蒸镀空穴传输层NPB 40nm、绿光发光层Alq3 60nm、阴极电极LiF 0.6nm/Al 100nm，得到金属增强荧光的外转换层OLED绿光器件。金属银增强荧光的绿色OLED器件得到的归一化光谱图，如图5所示。将不添加纳米银粒子的外转换层绿色OLED器件与添加纳米银粒子的外转换层OLED器件进行对比，发现不添加纳米银粒子器件其色坐标CIE为（0.37,0.52），而添加纳米银粒子的器件其色坐标CIE为（0.40，0.54）。
实施例2
在本实施例中，所用的玻璃是已经镀好ITO薄膜的玻璃。荧光发光材料采用红色荧光发光材料DCJTB（中国试剂网提供）。首先按照实施例1中的纳米金属粒子层的方法，得到位于ITO玻璃上的纳米金属粒子层，该金属层具有纳米金属结构。将聚甲基丙烯酸甲酯PMMA均匀混合一氯代苯中，得到20%的PMMA-氯代苯溶液。将DCJTB加入到上述溶液中，得到DCJTB染料的质量百分比为0.5wt%。然后利用旋涂法在具有纳米金属粒子层的玻璃上涂覆一层厚度为2μm的DCJTB-PMMA的荧光发光层。
如图4所示，其次采用真空蒸镀的方法，在ITO玻璃上真空蒸镀空穴传输层NPB 35nm、蓝光发光层TBADN:3%DSA-ph 15nm、电子传输层TPBi 40nm和阴极电极LiF 0.6nm/Al 100nm，得到金属增强荧光的外转换层蓝光OLED器件。金属银增强荧光的蓝色OLED器件得到的归一化光谱图，如图6所示。将不添加纳米银粒子的外转换层蓝色OLED器件与添加纳米银粒子的外转换层OLED器件进行对比，发现不添加纳米银粒子器件其色坐标CIE为（0.22，0.20），而添加纳米银粒子的器件其色坐标CIE为（0.25，0.20）。 

Claims (8)

1.一种具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）纳米金属粒子层的制备：根据预设的玻璃及荧光发光层的结构，选取玻璃和金属材料；在干净玻璃上的真空蒸镀一层金属层，然后将玻璃及金属层置于真空环境中进行热处理，热处理温度为150-450℃，热处理时间为10-180min；使得金属层形成金属纳米粒子结构；
2）荧光发光层的制备：根据预设的玻璃及荧光发光层的结构，选取荧光发光材料及高分子聚合物；将高分子聚合物溶于有机溶剂或无机溶剂中的至少一种，质量百分数为5%-35%；将荧光发光材料均匀分散于上述高分子聚合物溶液中，荧光发光材料在高分子聚合物溶液中的浓度为10-1mol/L-10-6mol/L，或者质量百分数为0.1wt%-1wt%；采用旋涂法或喷涂法在步骤1）的纳米金属粒子层上制备荧光发光层，厚度为1-15μm，制得金属增强荧光的外转换层；
3）OLED发光器件的制备：采用真空蒸镀法，在步骤2）制得的金属增强荧光的外转换层的ITO玻璃的上依次制备阳极电极、空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极电极，最终制得具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件。
2.根据权利要求1所述的具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的纳米金属粒子层为位于所述玻璃与荧光发光层接触表面的厚度为1nm-100nm纳米结构的薄膜层；金属纳米粒子距离玻璃与荧光分子团接触的表面最远距离小于200nm。
3.根据权利要求1所述的具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的纳米金属粒子层中的金属选自金、银、铜、铝、锌、铬、铂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法，其特征在于，所述步骤2）中的荧光发光材料为380-780nm可见光波段激发相应的蓝色荧光材料、红色荧光材料、绿色荧光材料中至少一种。
5.根据权利要求4所述的具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法，其特征在于，所述蓝色荧光材料为二芳香基蒽衍生物、二苯乙烯芳香族衍生物、芘衍生物中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法，其特征在于，所述红色荧光材料为DCJTB相关的红色掺杂物中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法，其特征在于，所述绿光荧光材料为香豆素衍生物、喹吖啶酮衍生物、多环芳香族化合物中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的具有金属增强荧光外转换层的OLED发光器件制备方法，其特征在于，所述步骤2）中的有机溶剂为酒精、丙酮、氯苯、氯仿中的至少一种，无机溶剂为蒸馏水、酸性溶液、碱性溶液中的至少一种。
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