CN105336872B - 一种白光有机发光二极管器件及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种白光有机发光二极管器件及制备方法。白光有机发光二极管器件包括自下而上设置的ITO阳极、空穴注入层、空穴传输电子阻挡层、光发射功能层、电子传输空穴阻挡层、电子注入层及铝阴极，其中，光发射功能层包括三层：第一层为超薄黄光荧光发光层，第二层为主体材料光色调控层，第三层为超薄蓝光荧光发光层。本发明的OLED器件性能优良，色品质高，光谱稳定性好，而且制备过程简单，成本低廉，节约能源，容易实现大规模生产。本发明对高色品质性能互补色白光OLED研究和开发具有重要推动作用，且在未来固态白光照明领域有着巨大的产业化应用潜力。

Description

一种白光有机发光二极管器件及制备方法

技术领域

本发明涉及有机发光材料领域，尤其涉及一种白光有机发光二极管器件及制备方法。

背景技术

有机发光二极管(OLED)主要是采用有机发光小分子以及高分子聚合物作为发光材料，并采用蒸镀或者旋涂的方式制备，目前OLED照明产品和OLED显示面板已经量产在手机显示终端、照明灯具等领域中被广泛应用。OLED具有自发光、驱动电压低、响应速度快、高效率、高亮度、轻薄、可卷曲等优点。白光技术是实现全彩显示和照明的必要技术，为了取得白光，在加工工艺上，通常采用掺杂手段，但是掺杂工艺复杂、调控时间长、不易操作且重复性差，给批量加工和生产带来很大障碍。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种白光有机发光二极管器件及制备方法，旨在解决现有的白光OLED工艺复杂、不易操作且重复性差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种白光有机发光二极管器件，其中，包括自下而上设置的ITO阳极、空穴注入层、空穴传输电子阻挡层、光发射功能层、电子传输空穴阻挡层、电子注入层及铝阴极，其中，光发射功能层包括三层：第一层为超薄黄光荧光发光层，第二层为主体材料光色调控层，第三层为超薄蓝光荧光发光层。

所述的白光有机发光二极管器件，其中，所述超薄黄光荧光发光层的厚度为0.1～0.5nm。

所述的白光有机发光二极管器件，其中，所述主体材料光色调控层的厚度为5～20nm。

所述的白光有机发光二极管器件，其中，所述超薄蓝光荧光发光层的厚度为0.1～0.5nm。

所述的白光有机发光二极管器件，其中，所述超薄黄光荧光发光层采用TBRb材料制成。

所述的白光有机发光二极管器件，其中，所述主体材料光色调控层采用MADN材料制成。

所述的白光有机发光二极管器件，其中，所述超薄蓝光荧光发光层采用DSA-ph材料制成。

一种如上所述的白光有机发光二极管器件的制备方法，其中，包括步骤：

A、对ITO玻璃进行刻蚀和清洗作为ITO基底；

B、将ITO基底固定于镀膜仪器中，抽真空，然后按照器件结构依次在基底上镀膜，制得各个功能层。

所述的制备方法，其中，所述步骤A具体包括：

A1、使用清洗剂对ITO玻璃超声清洗；

A2、使用超纯水对ITO玻璃超声清洗；

A3、使用丙酮对ITO玻璃超声清洗；

A4、使用异丙醇对ITO玻璃超声清洗，然后用氮气吹干；

A5、最后采用紫外臭氧处理ITO玻璃表面。

所述的制备方法，其中，所述步骤B之后还包括：

C、采用玻璃盖板涂膜环氧树脂胶后覆盖在器件上。

有益效果：本发明的OLED器件性能优良，色品质高，光谱稳定性好，而且制备过程简单，成本低廉，节约能源，容易实现大规模生产。本发明对高色品质性能互补色白光OLED研究和开发具有重要推动作用，且在未来固态白光照明领域有着巨大的产业化应用潜力。

附图说明

图1为本发明的白光有机发光二极管器件结构示意图。

图2为本发明器件中超薄黄光荧光发光层所使用的黄发光材料TBRb的分子结构式。

图3为本发明器件中超薄蓝光荧光发光层所使用的天蓝光发光材料DSA-ph的分子结构式。

图4为本发明制备的白光有机发光二极管器件的发光光谱图。

图5为本发明制备的白光有机发光二极管器件的CIE色坐标图。

图6为本发明制备的白光有机发光二极管器件的电流密度-电压-亮度曲线。

图7为本发明制备的白光有机发光二极管器件的电流效率-亮度-功率效率特性曲线。

具体实施方式

本发明提供一种白光有机发光二极管器件及制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明一种白光有机发光二极管(白光OLED)器件较佳实施例的结构示意图，其包括自下而上设置的ITO阳极1、空穴注入层2、空穴传输电子阻挡层3、光发射功能层4、电子传输空穴阻挡层5、电子注入层6及铝阴极7，其中，光发射功能层4包括自下而上的三层：第一层为超薄黄光荧光发光层8，第二层为主体材料光色调控层9，第三层为超薄蓝光荧光发光层10。

所述超薄黄光荧光发光层8的厚度为0.1～0.5nm。所述超薄黄光荧光发光层8优选采用TBRb材料制成。TBRb材料的分子结构式如图2所示。

所述主体材料光色调控层9的厚度为5～20nm。所述主体材料光色调控层9优选采用MADN材料(9,10-二(2-萘基)-2-甲基蒽；2-甲基-9,10-双(萘-2-基)蒽)制成。

所述超薄蓝光荧光发光层10的厚度为0.1～0.5nm。所述超薄蓝光荧光发光层10优选采用DSA-ph材料制成。DSA-ph材料的分子结构式如图3所示。

此外，其中的空穴注入层2其可采用三氧化钼材料，厚度优选为1～3nm。

空穴传输电子阻挡层3可采用NPB材料(N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺)，厚度优选为40～70nm。电子传输空穴阻挡层5可采用TPBI材料(1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯)，厚度优选为30～50nm。

电子注入层6可采用氟化锂材料，厚度优选为0.5～3nm。

铝阴极7的厚度优选为120nm。

本发明还提供一种如上所述的白光有机发光二极管器件的制备方法，其包括步骤：

S1、对ITO玻璃进行刻蚀和清洗作为ITO基底；ITO玻璃放阻10-15欧姆/□。

S2、将ITO基底固定于镀膜仪器中，抽真空(4×10^-6Torr.)，然后按照器件结构依次在基底上镀膜(蒸镀或旋涂)，制得各个功能层。

具体地，先在ITO基底上沉积第一层空穴注入层材料MoO₃，沉积速率控制在厚度为1～3nm(如2nm)。

然后沉积第二层穴传输电子阻挡层NPB，沉积速率控制在厚度为40～70nm(如55nm)。

然后沉积第三层超薄黄光荧光发光层，采用TBRb材料，沉积速率控制在厚度为0.1～0.5nm(如0.25nm)。

然后沉积第四层主体材料光色调控层，采用MADN材料，沉积速率控制在厚度为5～20nm(如10nm)。

然后沉积第五层超薄蓝光荧光发光层，采用DSA-ph材料，沉积速率控制在厚度为0.1～0.5nm(如0.25nm)。

然后沉积第六层电子传输空穴阻挡层，采用TPBI材料，沉积速率控制在厚度为30～50nm(如40nm)。

然后沉积第七层电子注入层，采用氟化锂材料，沉积速率控制在 厚度为0.5～3nm(如1.5nm)。

最后沉积第八层铝阴极，沉积速率控制在厚度为80～120nm(如100nm)。

上述制备过程中，制备环境温度在23摄氏度以下，湿度保持在35％以下。

所述步骤S1具体包括：

S11、使用清洗剂对ITO玻璃超声清洗；清洗时间为15分钟。

S12、使用超纯水对ITO玻璃超声清洗；清洗时间为15分钟。

S13、使用丙酮对ITO玻璃超声清洗；清洗时间为15分钟。

S14、使用异丙醇对ITO玻璃超声清洗，然后用氮气吹干；清洗时间为15分钟。

S15、最后采用紫外臭氧处理ITO玻璃表面。处理时间为15分钟。

进一步，所述步骤S2之后还包括：

S3、采用玻璃盖板涂膜环氧树脂胶后覆盖在器件上。本步骤将涂抹环氧树脂胶的一面盖在器件上，可避免水氧侵蚀器件，延长器件寿命。

通过上述步骤制得的器件在两小时内对器件进行测试，眼观察到强烈的白光发射。

从图4的发光光谱图中可以看出，5V和8V变化很小，说明本发明中的器件结构光谱稳定。

从图5的CIE色坐标图可以看出，本发明的器件电压由5V(A点)到8V(B点)有很好的色稳定性。从图6的电流密度-电压-亮度曲线可以看出，器件的起亮电压为3.6V，最大电流密度接近1100mA/cm²，最大亮度能够达到40000cd/m²。从图7的电流效率-亮度-功率效率特性曲线可以看出，器件最大电流效率达到8cd/A以上，器件功率效率9.7lm/W。

本发明采用两种互补色黄光和天蓝光超薄发光层，又通过中间主体材料调控光色，达到优质的白光效果。本发明的器件结构不需要进行掺杂工艺制备器件，工艺简单，重复性好。并且开启电压很低，3.6V即可点亮器件。通过对主体材料、客体材料、两种光发射层的优化，CIE色坐标随电压变化幅度小，从4V升压至10V，色度变化小于8％，稳定处于白光区域，白光性能稳定，发光功率效率最高可达到9.7lm/W，而一般均在5lm/W左右，达到市面上常用白炽灯的高效率。所有测试结果表明，本发明所制备的白光OLED器件性能优良，色品质高，光谱稳定性好，而且制备过程简单，成本低廉，节约能源，容易大规模生产。本发明对高色品质性能互补色白光OLED研究和开发具有重要推动作用，且在未来固态白光照明领域有着巨大的产业化应用潜力。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种白光有机发光二极管器件，其特征在于，包括自下而上设置的ITO阳极、空穴注入层、空穴传输电子阻挡层、光发射功能层、电子传输空穴阻挡层、电子注入层及铝阴极，其中，光发射功能层包括三层：第一层为超薄黄光荧光发光层，第二层为主体材料光色调控层，第三层为超薄蓝光荧光发光层；

所述超薄黄光荧光发光层采用TBRb材料制成；

所述主体材料光色调控层采用MADN材料制成；

所述超薄蓝光荧光发光层采用DSA-ph材料制成；

所述超薄蓝光荧光发光层的厚度为0.1~0.5nm。

2.根据权利要求1所述的白光有机发光二极管器件，其特征在于，所述超薄黄光荧光发光层的厚度为0.1~0.5nm。

3.根据权利要求1所述的白光有机发光二极管器件，其特征在于，所述主体材料光色调控层的厚度为5~20nm。

4.一种如权利要求1所述的白光有机发光二极管器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：

A、对ITO玻璃进行刻蚀和清洗作为ITO基底；

B、将ITO基底固定于镀膜仪器中，抽真空，然后按照器件结构依次在基底上镀膜，制得各个功能层；具体地，先在ITO基底上沉积第一层空穴注入层材料；然后沉积第二层穴传输电子阻挡层；然后沉积第三层超薄黄光荧光发光层，采用TBRb材料；然后沉积第四层主体材料光色调控层，采用MADN材料；然后沉积第五层超薄蓝光荧光发光层，采用DSA-ph材料，厚度为0.1~0.5nm；然后沉积第六层电子传输空穴阻挡层；然后沉积第七层电子注入层；最后沉积第八层铝阴极。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1、使用清洗剂对ITO玻璃超声清洗；

A2、使用超纯水对ITO玻璃超声清洗；

A3、使用丙酮对ITO玻璃超声清洗；

A4、使用异丙醇对ITO玻璃超声清洗，然后用氮气吹干；

A5、最后采用紫外臭氧处理ITO玻璃表面。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B之后还包括：

C、采用玻璃盖板涂膜环氧树脂胶后覆盖在器件上。