CN105742520A - 一种变色oled器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种变色OLED器件及其制备方法。其中，所述变色OLED器件包括ITO玻璃，所述ITO玻璃上从里至外依次附着有空穴注入层、空穴传输层、第一超薄发光层、中间能量转移调控层、第二超薄发光层、电子传输层、电子注入层、阴极电极；所述第一超薄发光层和第二超薄发光层为颜色不同的发光材料，所述中间能量转移调控层为主体有机材料。本发明所提供的变色OLED器件，其采用两种超薄发光体，使用物理气象沉积法制备而成，所制备的OLED器件可实现色域可调范围宽，并且该OLED器件具有效率高、低滚降、开启电压低的特点。

Description

一种变色OLED器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机发光二极管元器件领域，尤其涉及一种变色OLED器件及其制备方法。
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而成，目前OLED照明产品和OLED显示面板已经量产。在OLED显示面板中，一个像素点通常由三色(红、绿、蓝色)OLED基元器件构成，以实现颜色可调实现彩色显示的功能。颜色可调发光二极管(CT-OLED)可以在单个OLED器件中实现颜色可调的功能，这样不仅可以大大简化的制备工艺，特别是可以简化复杂的掩膜版制程，从而降低高昂的OLED制备成本，而且可以最小化像素点从而提高OLED显示屏的分辨率。因此颜色可调CT-OLED器件有望在下一代OLED显示屏中应用。
但是现有技术中，颜色可调CT-OLED器件，其制作成本还是较高，消耗大量昂贵的有机发光材料，涉及掺杂工艺导致存在可重复性差，稳定性不佳、性能差等缺点。
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变色OLED器件及其制备方法，采用超薄发光层，消耗极少昂贵发光材料，并且优化后有很好性能，可以解决现有的颜色可调CT-OLED器件制作成本高，且存在可重复性差，稳定性不佳、性能差的缺点问题。
本发明的技术方案如下：
一种变色OLED器件，其中，包括ITO玻璃，所述ITO玻璃上从里至外依次附着有空穴注入层、空穴传输层、第一超薄发光层、中间能量转移调控层、第二超薄发光层、电子传输层、电子注入层、阴极电极；
其中，所述第一超薄发光层和第二超薄发光层为颜色不同的发光材料，所述中间能量转移调控层为主体有机材料。
所述的变色OLED器件，其中，所述第一超薄发光层和所述第二超薄发光层为黄光或红光或蓝光或绿光发光材料。
所述的变色OLED器件，其中，所述黄光发光材料为TBRb材料，所述蓝光发光材料为DSA-ph材料。
所述的变色OLED器件，其中，所述第一超薄发光层的厚度为0.1-3nm，所述第二超薄发光层的厚度为0.1-3nm。
所述的变色OLED器件，其中，所述中间能量转移调控层为宽带隙带隙大于1.7电子伏特的有机半导体材料。
所述的变色OLED器件，其中，所述中间能量转移调控层的厚度为10-30nm。
所述的变色OLED器件，其中，所述阴极电极为金属阴极电极。
一种如上所述的变色OLED器件的制备方法，其中，包括步骤：
A、对ITO玻璃进行清洗和刻蚀；
B、在所述ITO玻璃上沉积空穴注入层；
C、在所述空穴注入层上沉积空穴传输层；
D、在所述空穴传输层上沉积第一超薄发光层；
E、在所述第一超薄发光层上沉积中间能量转移调控层；
F、在所述中间能量转移调控层上沉积第二超薄发光层；
G、在所述第二超薄发光层上沉积电子传输层；
H、在所述电子传输层上沉积电子注入层；
I、在所述电子注入层上沉积阴极电极制备得到变色OLED器件；
其中，所述第一超薄发光层和第二超薄发光层为颜色不同的发光材料，所述中间能量转移调控层为主体有机材料。
所述的制备方法，其中，在所述步骤I之后还包括：
J、采用涂抹有环氧树脂胶的玻璃盖板覆盖在变色OLED器件上。
所述的制备方法，其中，所述步骤A中，在清洗完成后进行烘干处理。
有益效果：本发明所提供的变色OLED器件，其采用两种超薄发光体，使用物理气象沉积法制备而成，所制备的OLED器件可实现色域可调范围宽，并且该OLED器件具有效率高、低滚降、开启电压低的特点。
附图说明
图1为本发明的变色OLED器件的结构示意图。
图2为本发明制备的变色OLED器件的电压-亮度图。
图3为本发明制备的变色OLED器件的电流效率-亮度图。
图4为本发明制备的变色OLED器件的色坐标CIE随电压变化图。
图5为本发明制备的变色OLED器件的光谱随电压变化图。
具体实施方式
本发明提供一种变色OLED器件及其制备方法，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为本发明一种变色OLED器件较佳实施例的结构示意图，如图所示，其包括ITO玻璃1，所述ITO玻璃1上从里至外依次附着有空穴注入层2、空穴传输层3、第一超薄发光层4、中间能量转移调控层5、第二超薄发光层6、电子传输层7、电子注入层8、阴极电极9；
其中，所述第一超薄发光层4和第二超薄发光层6为颜色不同的发光材料，所述中间能量转移调控层5为主体有机材料。
本发明中，使用物理气象沉积法制备变色OLED器件，选用两种颜色的发光材料(有机染料)，并且增加中间能量转移调控层5，其中的中间能量转移调控层5是一种宽LUMO-HOMO带隙的主体有机材料，而选用两种颜色的有机染料也就确定了可调色彩的范围，可调节颜色范围一般在色坐标CIE1931图中两种颜色路径上，其调色机理是因为激子复合区域随电压有规律的漂移。本发明所制备的变色OLED发光器件具有效率高、低滚降、开启电压低的特点。本发明可通过使用任意两种不同颜色的发光染料，使用一种宽有机半导体带隙(LUMO-HOMO)的主体有机材料作为中间能量转移调控层，即可实现低成本颜色可调OLED器件的制备，且可重复性高、性能稳定、性能高。
所述的第一超薄发光层4和第二超薄发光层6可以是荧光材料，也可以是磷光材料，所述的第一超薄发光层4可以是黄光发光材料，所述第二超薄发光层6可以是蓝光发光材料。所述第一超薄发光层4和所述第二超薄发光层6为黄光或红光或蓝光或绿光发光材料。例如所述第一超薄发光层4可以是黄光荧光材料，所述第二超薄发光层6为蓝光荧光材料。采用上述材料制备的变色OLED器件，其色域可调范围宽，可以调节范围涵盖了浅蓝光、白光、黄光。所述第一超薄发光层4的厚度优选为0.1-3nm，例如0.3nm。所述第二超薄发光层6的厚度优选为0.1-3nm，例如0.2nm。
进一步，所述黄光荧光材料为TBRb材料，所述蓝光荧光材料为DSA-ph材料。其中，TBRb材料为1,3,5-Tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene(1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯)，其结构式如下：
DSA-ph材料为，其结构式如下：
其中，所述中间能量转移调控层5的厚度优选为10-30nm，例如15nm。所述中间能量转移调控层5为宽带隙带隙大于1.7电子伏特的有机半导体材料，如MADN材料，MADN为9,10-二(2-萘基)-2-甲基蒽；2-甲基-9,10-双(萘-2-基)蒽，其结构式如下：
其中的ITO玻璃1作为底部发射OLED阳电极，ITO玻璃1为氧化铟锡玻璃；阴极电极9可以是金属阴极电极，例如采用铝薄膜作为阴极反射顶电极。
所述空穴传输层3为酞菁铜(CuPc)、PEDOT-PSS、TF-TCNQ、6T、TPD、TDATA。成对偶联的二胺类化合物(如TPD、NPB、CBP)、“星形”三苯胺化合物(如TDAB)、螺形结构化合物(如spiro-TAD)、异吲哚类化合物(HPCzI)等空穴传输材料，各材料结构式如下：
所述电子传输层7为金属配合物类电子传输材料(如Alq3、BAlq)、咪唑类电子传输材料(如TPBi)、邻菲罗啉类电子传输材料(BPhen)、噁二唑类电子传输材料(如PBD)、三唑类电子传输材料(如TAZ)和有机硅类电子传输材料(如PyPySPyPy)等。各材料结构式如下：
本发明的器件结构除了是上述结构外，还可以是上述结构的反型结构。针对反型结构，空穴注入层为氧化钼(MoO3)，可显著增加表面功函数，使得空穴可以顺利注入，阳极为低功函数金属或合金，如铝或镁银合金、镁铟合金、锂铝合金或银电极。
在一个具体例子中，各功能层的材料如下：空穴注入层2为MoO3(三氧化钼)；空穴传输层3为NPB，NPB为N,N’-bis-(1-naphthyl)-N,N’-diphenyl-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine(N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺)；第一超薄发光层4为TBRb材料；中间能量转移调控层5为MADN材料；第二超薄发光层6为DSA-ph材料；电子传输层7为TPBI材料，所述TPBI材料为1,3,5-Tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene(1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯)；电子注入层8为氟化锂(LiF)；阴极电极9为铝薄膜(即铝阴极)。
各层厚度如下：
ITO/MoO3(1nm)/NPB(60nm)/TBRb(0.3nm)/MADN(15nm)/DSA-ph(0.2nm)/TPBi(0.3nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)。
本发明还提供一种如上所述的变色OLED器件的制备方法，其包括步骤：
S1、对ITO玻璃进行清洗和刻蚀；
S2、在所述ITO玻璃上沉积空穴注入层；
S3、在所述空穴注入层上沉积空穴传输层；
S4、在所述空穴传输层上沉积第一超薄发光层；
S5、在所述第一超薄发光层上沉积中间能量转移调控层；
S6、在所述中间能量转移调控层上沉积第二超薄发光层；
S7、在所述第二超薄发光层上沉积电子传输层；
S8、在所述电子传输层上沉积电子注入层；
S9、在所述电子注入层上沉积阴极电极制备得到变色OLED器件；
进一步，所述第一超薄发光层和第二超薄发光层为颜色不同的发光材料，所述中间能量转移调控层为主体有机材料。
所述步骤S1中，在清洗完成后进行烘干处理。
具体来说，采用的ITO玻璃厚度优选为0.7mm，其中在ITO玻璃上的ITO导电薄膜的厚度为110nm左右，方块电阻为15Ω/□左右。其中的清洗步骤如下：先用清洗液(迪康90清洗液)擦洗ITO玻璃，然后依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗，最后将清洗好的ITO玻璃置于干燥箱内烘烤4小时左右。ITO玻璃需要根据需求进行刻蚀，防止产生漏电流。具体可通过湿法刻蚀对ITO玻璃进行图形化加工。
在OLED器件在制备之前，可将清洗烘干后的ITO基板进行紫外臭氧处理15分钟。
在后续沉积各功能层的过程中，在处于2×10-6Torr的真空度以下。
然后在步骤S2中，在所述ITO玻璃上沉积空穴注入层；其中，沉积速率控制在厚度为1-3nm，如空穴注入层为MoO3，厚度为1nm。
在步骤S3中，在所述空穴注入层上沉积空穴传输层；其中，沉积速率控制在厚度为40-70nm，如空穴传输层为NPB，厚度为60nm。
在步骤S4中，在所述空穴传输层上沉积第一超薄发光层；其中，沉积速率控制在厚度为0.1-3nm，如第一超薄发光层为TBRb材料，厚度为0.3nm。
在步骤S5中，在所述第一超薄发光层上沉积中间能量转移调控层；其中，沉积速率控制在厚度为10-30nm，如中间能量转移调控层为MADN材料，厚度为15nm。
在步骤S6中，在所述中间能量转移调控层上沉积第二超薄发光层；其中，沉积速率控制在厚度为0.1-3nm，如第二超薄发光层为DSA-ph材料，厚度为0.2nm。
在步骤S7中，在所述第二超薄发光层上沉积电子传输层；其中，沉积速率控制在厚度为30-50nm，如电子传输层为TPBI材料，厚度为0.3nm。
在步骤S8中，在所述电子传输层上沉积电子注入层；其中，沉积速率控制在厚度为0.5-3nm，如电子注入层为氟化锂，厚度为1nm。
在步骤S9中，在所述电子注入层上沉积阴极电极制备得到变色OLED器件；其中，沉积速率控制在厚度为80-120nm，如阴极为铝阴极，厚度为100nm。
在制备过程中，蒸镀方式采用热蒸发的方法制备，并由校正的硅晶振传感器监测制备。通过掩膜板的合理设计，在一个ITO玻璃基板上可以制备若干个的OLED器件，其中每个OLED器件的实际发光面积为0.09cm2。
进一步，在所述步骤S9之后还包括：
S10、采用涂抹有环氧树脂胶的玻璃盖板覆盖在变色OLED器件上。
即为了延长器件寿命，可以采用在玻璃盖板上涂抹环氧树脂胶，然后将涂抹有环氧树脂胶的一面覆盖在器件上，从而达到避免水氧侵蚀器件的目的。
对于制备得到的OLED器件，其光电性能测试如下：电致发光性能参数采用恒流源表(Keithley2400)和光度计(SpectraScanPR655)组成的自动测试系统，同步自动地完成相关电流密度、电压、亮度、色坐标、半波宽和电致发光光谱的测量。在假设器件发光强度近似为朗伯分布的条件下，计算机系统会自动计算出OLED器件的电流效率和功率效率。
在按照上述步骤制备得到的OLED器件，ITO/MoO3(1nm)/NPB(60nm)/TBRb(0.3nm)/MADN(15nm)/DSA-ph(0.2nm)/TPBi(0.3nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)。对其进行规范测试，得到图2的电压-亮度图，图3的电流效率-亮度图，图4的色坐标CIE随电压变化图，图5的光谱随电压变化图。
其中，器件A、B、C、D、E的结构，x和y的数据可参见A、B、C、D、E，其他结构相同，具体内容如下表一所示：
最终得到开启电压2.8V，可调颜色增加从蓝光变至黄光，变化路径CIE图中，天蓝光(0.22,0.30),白光(0.29,0.33),黄白光(0.43,0.42)，黄光(0.40,0.45)，器件最大亮度39810cd/m2，器件电流效率8.99cd/A，并且从亮度500cd/m2到5000cd/m2效率滚降低至11.1％。
本发明中，除了选用上述BRb材料和DSA-ph材料之外，还可选用其他颜色的发光材料，例如选用红光材料、绿光材料等等，并进行组合。其中，荧光材料包括典型的红光发射荧光材料(如DCM、DCJTB、RD3、DPP、PAAA)、蓝光发射荧光材料(如ADN、DPVBi、DPYFL01、TPBe、DSA-Ph、TOTP)和绿光发射荧光材料(如C545T、C545TB)。各材料结构式如下：
磷光材料包括典型的红光发射磷光材料(如PtOEP、Btp2Ir(acac)、Ir(piq)3)、蓝光发射磷光材料(如FIrPic、FIrN4、Ir(dfpypy)3、FCNIr)和绿光发射磷光材料(如Ir(ppy)3、(ppy)2Ir(acac)、Ir(BPPya)3)，各材料结构式如下：
综上所述，本发明所提供的变色OLED器件，其采用两种超薄发光体，使用物理气象沉积法制备而成，所制备的OLED器件可实现色域可调范围宽，并且该OLED器件具有效率高、低滚降、开启电压低的特点。
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 (10)

1.一种变色OLED器件，其特征在于，包括ITO玻璃，所述ITO玻璃上从里至外依次附着有空穴注入层、空穴传输层、第一超薄发光层、中间能量转移调控层、第二超薄发光层、电子传输层、电子注入层、阴极电极；
其中，所述第一超薄发光层和第二超薄发光层为颜色不同的发光材料，所述中间能量转移调控层为主体有机材料。
2.根据权利要求1所述的变色OLED器件，其特征在于，所述第一超薄发光层和所述第二超薄发光层为黄光或红光或蓝光或绿光发光材料。
3.根据权利要求2所述的变色OLED器件，其特征在于，所述黄光发光材料为TBRb材料，所述蓝光发光材料为DSA-ph材料。
4.根据权利要求1所述的变色OLED器件，其特征在于，所述第一超薄发光层的厚度为0.1-3nm，所述第二超薄发光层的厚度为0.1-3nm。
5.根据权利要求1所述的变色OLED器件，其特征在于，所述中间能量转移调控层为宽带隙带隙大于1.7电子伏特的有机半导体材料。
6.根据权利要求1所述的变色OLED器件，其特征在于，所述中间能量转移调控层的厚度为10-30nm。
7.根据权利要求1所述的变色OLED器件，其特征在于，所述阴极电极为金属阴极电极。
8.一种如权利要求1所述的变色OLED器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、对ITO玻璃进行清洗和刻蚀；
B、在所述ITO玻璃上沉积空穴注入层；
C、在所述空穴注入层上沉积空穴传输层；
D、在所述空穴传输层上沉积第一超薄发光层；
E、在所述第一超薄发光层上沉积中间能量转移调控层；
F、在所述中间能量转移调控层上沉积第二超薄发光层；
G、在所述第二超薄发光层上沉积电子传输层；
H、在所述电子传输层上沉积电子注入层；
I、在所述电子注入层上沉积阴极电极制备得到变色OLED器件；
其中，所述第一超薄发光层和第二超薄发光层为颜色不同的发光材料，所述中间能量转移调控层为主体有机材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤I之后还包括：
J、采用涂抹有环氧树脂胶的玻璃盖板覆盖在变色OLED器件上。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，在清洗完成后进行烘干处理。
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