CN105789472A

CN105789472A - 蓝色有机电致发光器件及其制备方法

Info

Publication number: CN105789472A
Application number: CN201410765552.1A
Authority: CN
Inventors: 张志勇; 赵青山; 刘星; 赵炜
Original assignee: XI'AN POLYMER LIGHT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XI'AN POLYMER LIGHT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-07-20

Abstract

本发明公开了一种蓝色有机电致发光器件，包括从下到上依次设置的衬底、阳极、空穴注入层、发光层、电子传输层、缓冲层和阴极；通过本发明采用铱配合物作为发光材料，具有良好溶解性，能在主体材料中呈现高分散性，减少了由于高浓度掺杂引起的浓度淬灭效应和分散不均现象，以及高量子效率；同时本发明实施例还提供一种蓝色有机电致发光器件的制备方法，方法简单，避免了复杂的蒸镀工艺及其昂贵的设备成本，以空穴型材料PVK作为骨架，掺杂OXD‑7和CBP共混形成复合型主体，CBP和PVK具有空穴传输特性，而OXD‑7具有电子传输特性，有效的调节了电子和空穴平衡，从而有利于空穴和电子在发光层复合，大大提高了器件效率。

Description

蓝色有机电致发光器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件技术领域，具体涉及一种蓝色有机电致发光器件及其制备方法。

背景技术

有机电致发光器件（organic light emitting diode，OLED）是一种利用载流子在电场作用下由正负电极进入有机固体层复合而发光的现象制成的器件。

与LCD相比，OLED具有全固态、自发光、宽视角、高清晰、高亮度、高对比度、高响应速度、超薄、低功耗、耐低温、抗震、可实现柔性显示和双面显示等特点。鉴于此优点，OLED具有广阔的应用前景。

有机电致发光器件结构包括：阴极、阳极、空穴注入层、发光层、电子传输层。

蓝色有机发光器件基本以铱的配合物作为发光材料。常见的蓝光发光材料有FIrpic、Fir6、FIrN4，通常将其与荧光主体用双源共蒸的方法制备有机电致发光器件，器件结构一般为双层、多层，制备工艺复杂，增加了器件的工艺成本，不利于产业化生产。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种蓝色有机电致发光器件及其制备方法。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种蓝色有机电致发光器件，该蓝色有机电致发光器件包括：从下到上依次设置的衬底、阳极、空穴注入层、发光层、电子传输层、缓冲层、阴极；所述发光层为铱配合物和有机混合主体材料混合而成，其质量比为(8~16):100；所述铱配合物分子式为；所述有机混合主体材料为聚(9-乙烯基咔唑)（PVK），2,2'-(1,3-苯基)二[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑]（OXD-7），4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）。

上述方案中，所述空穴注入层为PEDOT:PSS。

上述方案中，所述电子传输层为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯（TPBi）。

上述方案中，所述发光层的厚度为30~50nm。

本发明实施例还提供一种蓝色有机电致发光器件的制备方法，该制备方法通过以下步骤实现：

步骤101：对表面覆盖有阳极材料的衬底进行等离子处理；

步骤102：在所述阳极表面依次旋涂空穴注入层、发光层；

步骤103：在所述发光层表面依次蒸镀电子注入层、缓冲层和阴极，制得蓝色有机电致发光器件。

上述方案中，所述步骤101中等离子处理的真空度为15~45Pa，功率为150~350w。

上述方案中，所述步骤102具体为：在洁净空气环境下，在所述的透明阳极表面旋涂空穴注入层；在高纯氮气环境下，在所述的空穴注入层表面旋涂发光层。

上述方案中，所述步骤103具体为：在（1~8）x10^-7Torr的条件下，在所述的发光层的表面进行蒸镀电子注入层；在（1~5）x10^-6Torr的条件下，在所述的电子注入层表面进行蒸镀缓冲层和阴极。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明实施例提供一种蓝色有机电致发光器件，包括从下到上依次设置的衬底、阳极、空穴注入层、发光层、电子传输层、缓冲层和阴极；通过本发明采用铱配合物作为发光材料，具有良好溶解性，能在主体材料中呈现高分散性，减少了由于高浓度掺杂引起的浓度淬灭效应和分散不均现象，以及高量子效率；同时本发明实施例还提供一种蓝色有机电致发光器件的制备方法，方法简单，避免了复杂的蒸镀工艺及其昂贵的设备成本，以空穴型材料PVK作为骨架，掺杂OXD-7和CBP共混形成复合型主体，CBP和PVK具有空穴传输特性，而OXD-7具有电子传输特性，有效的调节了电子和空穴平衡，从而有利于空穴和电子在发光层复合，大大提高了器件效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种蓝色有机电致发光器件的结构示意图；

图2为本发明实施例制备的蓝色有机电致发光器件的电压-电流密度-亮度特性曲线；

图3实施例制备的蓝色有机电致发光器件在亮度为1000cd/m²时的光谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明实施例提供一种蓝色有机电致发光器件，如图1所示，该蓝色有机电致发光器件包括：从下到上依次设置的衬底1、阳极2、空穴注入层3、发光层4、电子传输层5、缓冲层6、阴极7；所述发光层4为铱配合物和有机混合主体材料混合而成，其质量比为(8~16):100；所述铱配合物分子式为；所述有机混合主体材料为聚(9-乙烯基咔唑)（PVK），2,2'-(1,3-苯基)二[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑]（OXD-7），4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）。

所述空穴注入层3为PEDOT:PSS，该层兼有空穴注入、空穴传输和电子阻挡的功能，空穴传输层3的厚度优选为25~60nm。

所述电子传输层5为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯（TPBi）,该层兼具空穴阻挡、电子传输和注入的功能，降低器件的工作电压，同时简化器件的结构。空穴阻挡层厚度优选为15~40nm。

所述发光层4的厚度为30~50nm。

本发明采用铱配合物作为发光材料，其为三(1-(4-正己基苯基)-异喹啉-C2,N)合铱(III)，以下简称Hex- Ir (piq)₃，该铱配合物具有具有具有良好溶解性，能在主体材料中呈现高分散性，减少了由于高浓度掺杂引起的浓度淬灭效应和分散不均现象，以及高量子效率。

此外，主体材料采用以空穴型材料PVK作为骨架，掺杂OXD-7和CBP共混形成复合型主体，CBP和PVK具有空穴传输特性，而OXD-7具有电子传输特性，有效的调节了电子和空穴平衡，从而有利于空穴和电子在发光层复合，大大提高了器件效率，其发光效率稳定。

上述发光层4铱配合物和主体材料质量比对器件的发光效率有较大的影响，本发明铱配合物和主体材料的重量控制为（8~16）：100，比例过大或过低都会导致器件发光效率降低。

本发明提供蓝色有机电致发光器件中的衬底1、阳极2、空穴注入层3、电子传输层5、缓冲层6和阴极7可以采用现有蓝色有机电致发光器件的相应材料。

所述衬底1优选玻璃作为衬底，阳极2优选常用的氧化铟锡（ITO），其电阻优选为8~20Ω/■；所述阴极7优选金属铝（Al）其厚度优选为60~150nm；所述缓冲层6优选氟化锂（LiF），其厚度优选为0.5~1nm，所述缓冲层6的作用在于降低界面势垒，提高电子注入能力。

本发明提供的蓝色有机电致发光器件的工作原理如下：

在器件两端加载正向偏置电压，空穴和电子分别从阳极和阴极注入，形成载流子，经过传输，到达发光层复合形成激子，激子退激活状态辐射发光。

由上述方案可知，本发明首先采用铱配合物作为发光材料，该材料具有良好溶解性，能在主体材料中呈现高分散性，以及高量子效率。同时，本发明采用溶液法制备发光层，方法简单，避免了复杂的蒸镀工艺及其昂贵的设备成本。

步骤101：对表面覆盖有阳极材料的衬底1进行等离子处理；

步骤102：在所述阳极2表面依次旋涂空穴注入层3、发光层4；

步骤103：在所述发光层4表面依次蒸镀电子注入层5、缓冲层6和阴极7，制得蓝色有机电致发光器件。

所述步骤101中等离子处理的真空度为15~45Pa，功率为150~350w。

在洁净空气环境下，在所述的透明阳极表面旋涂空穴注入层3；在高纯氮气环境下，在所述的空穴注入层表面旋涂发光层4。

所述步骤103具体为：在（1~8）x10^-7Torr的条件下，在所述的发光层的表面进行蒸镀电子注入层5；在（1~5）x10^-6Torr的条件下，在所述的电子注入层5表面进行蒸镀缓冲层6和阴极7。

本发明首先对阳极2表面进行溶液清洗，优选采用超声清洗，清洗后进行干燥，然后进行氧等离子处理，目的在于清洗阳极表面，降低表面粗糙度，补充氧含量，提高空穴注入能力，处理过程中，真空度优选为15~45Pa，功率为150~350w，处理时间优选为10~15min。

本发明中旋涂工序优选按照如下方式进行：

在所述的阳极2表面利用旋涂法制备空穴注入层3的步骤，旋涂法制备发光层4；

所述旋涂法制备空穴注入层3和发光层4具体为：

旋涂过程中转速选择为2000rpm~4000rpm；

本发明中，所述发光层4的主体材料为PVK，OXD-7，CBP；空穴注入材料优选采用PEDOT:PSS；电子注入材料TPBi、Libpp、B3PyMPM、B4PyMPM、Alq3、Tm3PyPB等，蒸发速率优选控制为0.03~0.8nm/s。所述缓冲层6优选采用LiF，蒸发速率优选为0.01~0.02nm/s。所述阴极7优选采用金属铝，蒸发速率优选为0.1~0.2nm/s。

按照本发明制备的蓝色有机电致发光器件具有较高的发光效率和亮度，工作电压低。

实施例

将ITO玻璃上的ITO阳极层激光刻蚀成50mm的方形电极，然后依次用清洗液、去离子水超声清洗15分钟，过程完成后高纯氮气吹干。

将吹干后的衬底放入等离子处理腔室，进行抽真空，当真空值达到30Pa的范围时，用150w功率对ITO阳极进行5min的氧等离子处理。

在洁净的大气环境中进行空穴注入层PEDOT:PSS的制备，旋涂参数选择为转速4000rpm，旋涂时间60s，制备完成后放入氮气手套箱内进行150℃退火处理。

在空穴传输层上旋涂发光层，发光层有机混合主体材料为PVK、OXD-7、CBP，磷光掺杂材料为Ph-Firpic，溶液浓度为15mg/mL。旋涂参数为转速3000rpm，旋涂时间为60s，然后进行100℃退火处理。

将器件转移到有机蒸镀室，在（1~8）x10^-7Torr的真空条件下，在发光层的表面进行蒸镀30nm厚的TPBi电子注入层；

将器件转移到金属蒸镀室，在（1~5）x10^-6Torr的真空条件下，蒸镀0.7nm厚的LiF缓冲层，通过掩膜板在LiF层上蒸镀120nm厚的金属铝电极，制备成结构为ITO/PEDOT:PSS/(PVK(20%):OXD-7(40%):CBP(40%)):ph-FIrpic (8%)/TPBi/LiF/Al的有机电致发光器件。该器件的发光面积为2500平方毫米。

蒸镀过程中：

电子传输层中TPBi的蒸发速率控制在0.05nm/s；

缓冲层LiF的蒸发速率控制在0.001nm/s；

阴极铝的蒸镀速率控制在0.1nm/s。

图2为本实例制备的蓝色有机电致发光器件的电压-电流密度-亮度特性曲线，从图中可以看出器件的启亮电压为2.9v。

图3为本实例制备的蓝色有机电致发光器件亮度在1000cd/m2时的光谱图，其发射峰为472nm。

Claims

1.一种蓝色有机电致发光器件，其特征在于，该蓝色有机电致发光器件包括：从下到上依次设置的衬底（1）、阳极（2）、空穴注入层（3）、发光层（4）、电子传输层（5）、缓冲层（6）、阴极（7）；所述发光层（4）为铱配合物和有机混合主体材料混合而成，其质量比为(8~16):100；所述铱配合物分子式为；所述有机混合主体材料为聚(9-乙烯基咔唑)（PVK），2,2'-(1,3-苯基)二[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑]（OXD-7），4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）。

2.根据权利要求1所述的蓝色有机电致发光器件，其特征在于：所述空穴注入层（3）为PEDOT:PSS。

3.根据权利要求1所述的蓝色有机电致发光器件，其特征在于：所述电子传输层（5）为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯（TPBi）。

4.根据权利要求1所述的蓝色有机电致发光器件，其特征在于：所述发光层（4）的厚度为30~50nm。

5.一种蓝色有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，该制备方法通过以下步骤实现：

步骤101：对表面覆盖有阳极材料的衬底（1）进行等离子处理；

步骤102：在所述阳极（2）表面依次旋涂空穴注入层（3）、发光层（4）；

步骤103：在所述发光层（4）表面依次蒸镀电子注入层（5）、缓冲层（6）和阴极（7），制得蓝色有机电致发光器件。

6.根据权利要求5所述的蓝色有机电致发光器件的制备方法，其特征在于：所述步骤101中等离子处理的真空度为15~45Pa，功率为150~350w。

7.根据权利要求5所述的蓝色有机电致发光器件的制备方法，其特征在于：所述步骤102具体为：在洁净空气环境下，在所述的透明阳极表面旋涂空穴注入层（3）；在高纯氮气环境下，在所述的空穴注入层表面旋涂发光层（4）。

8.根据权利要求5所述的蓝色有机电致发光器件的制备方法，其特征在于：所述步骤103具体为：在（1~8）x10^-7Torr的条件下，在所述的发光层的表面进行蒸镀电子注入层（5）；在（1~5）x10^-6Torr的条件下，在所述的电子注入层（5）表面进行蒸镀缓冲层（6）和阴极（7）。