CN106887526A - 直接空穴注入层的白光有机发光器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直接空穴注入层的白光有机发光器件及制备方法，依次包括衬底、阳极、空穴注入层、发光层、电子注入层和阴极。本发明首次将主客体掺杂CBP：(t‑bt)2I‑r(acac)作为空穴注入层与发光层，通过空穴注入功能层与黄光发光层串联混合蒸镀的方式大大简化了制备流程，降低了制作成本，所得器件性能好，电流效率达到了46.76cd/A，功率效率22.38lm/W，亮度39653cd/m2，该器件提出了一种创新的器件结构，对器件结构以及材料的创新性应用提出了新思路，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于半导体显示技术领域，涉及一种直接空穴注入层的白光有机发光二极管及其制备方法。
背景技术
一直以来，人类用来获取信息的感知能力中最重要的就是视觉。进入信息时代后，随着数字信息爆炸式地增长，人们对显示器件的要求也逐步提高。对于当前最受关注的平板显示器件来说，从一开始只能显示有限数字的黑白液晶电子表，到现在能表现绚丽复杂画面的大型曲面高清显示屏，人类科学技术的不断进步，必将伴随显示科技的不断发展，并会处处反映在人们生活中。
有机电致发光器件(OrganicLight-EmittingDevice，OLED)的特点非常鲜明。与当下常用的液晶显示方式不同，OLED是自发性发光，器件在加上适当电压后，载流子会直接在器件的发光层中复合发光，这样的自发光特性不仅解决了液晶显示器易坏、可视角度小的老大难问题，更使得采用OLED技术制作的显示屏不再需要复杂的光开关和背光板，让更轻更薄显示器的出现成为了可能。由于这些优点和特性，所以显示业界一致认定，OLED技术当之无愧是开启下一代显示技术的领头羊。
用于OLED中的发光材料可分为两类.一类是荧光材料，一类是磷光材料。根据自旋量子统计理论，电子和空穴复合后单重态激子和三重态激子的形成概率比例是1∶3，即单重态激子仅占“电子-空穴对”的25％，75％的“电子-空穴对”由于形成了自旋禁阻的三重态激子对“电致发光”没有贡献。因此，单纯依靠单重态激子辐射衰减发光的荧光发光材料，其电致发光的最大内量子效率为25％。磷光材料能够通过系间窜越，实现混合了单重态和三重态发光的磷光发射。理论上，利用磷光材料制作的OLED内量子效率可达100％，它的发光效率比荧光材料提高三倍。20世纪90年代末，美国普林斯顿大学的Forrest教授和南加州大学的Thompson教授两个研究小组合作，成功地利用铂-卟啉配合物，环金属化的铱-苯基吡啶配合物作为磷光染料与电荷传输主体材料通过共蒸镀的方法制作有机电致发光器件中的发光层，器件的外量子效率分别达到4％和8％，相对于电致荧光器件得到了极大的提高。近几年，基于重金属配合物，特别是铱配合物电致磷光材料和器件的研究已成为目前有机电致发光领域研究的热点。其中，利用铱配合物作为磷光材料而制作的多层OLED器件，其最大外量子效率已达到了19.2％，能量转换效率为72lm/W(65cd/m2)。
空穴注入层材料的选用以及厚度和浓度是影响有机发光二极管性能的主要因素之一，材料的选择、制备方式对有机发光二极管有着至关重要的影响。(t-bt)2I-r(acac)有着低三线态能级，低LUMO能级等优点，并且在主客体掺杂中不容易引起三重态湮灭，但传统的OLED因任然存在着制备工艺复杂，步骤繁复，PE(功率效率)和CE(电流效率)以及亮度无法同时兼顾的问题，因此基于(t-bt)2I-r(acac)的掺杂空穴注入层，开辟了器件结构的新思路，进一步提升了器件性能。
发明内容
本发明的目的在于利用(t-bt)2I-r(acac)作为空穴注入层的白光有机发光器件，提升了器件的CE(电流效率)和PE(功率效率)，实现了高性能的白光有机发光二级管。为此提供了一种直接空穴注入层的白光有机发光器件的制备方法。
本发明的技术方案为：一种直接空穴注入层的白光有机发光器件，依次包括衬底、阳极、空穴注入层、发光层、电子注入层和阴极，空穴注入层由CBP︰(t-bt)2I-r(acac)掺杂组成。
进一步地，发光层由黄色发光层和蓝色发光层构成，其中，黄色发光层由CBP︰(t-bt)2Ir(acac)掺杂组成，蓝色发光层由CBP︰FIrpic掺杂组成。
进一步地，空穴注入层中(t-bt)2I-r(acac)的掺杂重量比例为50％。
进一步地，黄色发光层中(t-bt)2Ir(acac)的掺杂重量比例为10％，蓝色发光层中Firpic的掺杂重量比例为8％。
进一步地，电子注入层为TPBi，阴极由Mg和Ag构成。
进一步地，空穴注入层的厚度为30nm，黄色发光层的厚度为15nm，蓝色发光层的厚度为25nm，电子注入层的厚度为40nm。
一种直接空穴注入层的白光有机发光器件的制备方法，步骤如下：
(1)清洗ITO玻璃衬底；
(2)制备空穴注入层：将步骤(1)处理后的ITO玻璃衬底放入真空腔里，以CBP︰(t-bt)2I-r(acac)的主客体掺杂作为空穴注入层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为50％；
(3)制备黄色发光层：将步骤(2)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以CBP︰(t-bt)2I-r(acac)的主客体掺杂作为发光层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为10％；
(4)制备蓝色发光层：将步骤(3)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以CBP︰FIrpic的主客体掺杂作为发光层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为8％；
(5)制备电子注入层：将步骤(4)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以TPBi材料作为电子传输层进行蒸镀；
(6)制备金属阴极。
进一步地，步骤如下：
(1)清洗ITO玻璃衬底；
(2)制备空穴注入层：将步骤(1)处理后的ITO玻璃衬底放入真空腔里，以CBP︰(t-bt)2I-r(acac)的主客体掺杂作为空穴注入层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为50％，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度达到30nm之后，结束蒸镀；
(3)制备黄色发光层：将步骤(2)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以CBP︰(t-bt)2I-r(acac)的主客体掺杂作为发光层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为10％，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度达到15nm，结束蒸镀；
(4)制备蓝色发光层：将步骤(3)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以CBP︰FIrpic的主客体掺杂作为发光层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为8％，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度达到25nm，结束蒸镀；
(5)制备电子注入层：将步骤(4)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以TPBi材料作为电子传输层，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度达到40nm结束蒸镀。
(6)制备金属阴极：将步骤(5)处理后的ITO玻璃衬底放入金属真空沉积腔，以Mg和Ag做为金属阴极，待蒸镀室气压低于1.8×10-3Pa，以的蒸镀速率得到厚度为200nm的金属薄膜。
进一步地，步骤(1)清洗ITO玻璃衬底的方法为：(a)设置好超声仪参数：温度30℃，时间15min，功率70w；(b)用无尘布沾上丙酮擦拭ITO玻璃衬底表面，直到肉眼观察到无颗粒杂质为止；(c)将擦洗干净的ITO玻璃衬底放置在聚四氟乙烯基片架上，再放入装洗涤剂的去离子水的烧杯中进行第一步超声清洗；(d)取出基片架，用丙酮冲洗后再放入装有丙酮的烧杯中进行第二步清洗；(e)用去离子水对ITO玻璃衬底进行第三步超声清洗，(f)取出基片架，用异丙醇冲洗后放入装有异丙醇的烧杯进行第四步清洗，(g)放入烘烤箱里20分钟，(h)将烘干的ITO玻璃衬底取出，放入玻璃皿中，再放入UV装置中进行UV照射15分钟。
本发明中：
Firpic是指：双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱；
CBP是指：4,4-二(9-咔唑)联苯4,4'；
(t-bt)2I-r(acac)是指：2-(对丁叔基-苯基)-苯并噻唑；
TPBi是指：1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯；
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明首次把主客体CBP：(tbt)2Ir(acac)掺杂磷光材料作为一层空穴注入层，通过空穴注入功能层与黄光发光层串联混合蒸镀的方式大大简化了制备流程，降低了制作成本，所得器件性能好，电流效率达到了46.76cd/A，功率效率22.38lm/W，亮度39653cd/m2，该器件提出了一种创新的器件结构，对器件结构以及材料的创新性应用提出了新思路，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明的白光有机发光器件的结构示意图；
图2为器件结构：玻璃衬底/ITO/CBP︰(t-bt)2Ir(acac)(50％,30nm)/CBP︰(t-bt)2Ir(acac)(10％,25nm)/CBP︰FIrpic(8％,20nm)/TPBi(40nm)/Mg︰Ag的归一化光谱图。
图3为器件结构：玻璃衬底/ITO/CBP︰(t-bt)2Ir(acac)(50％,30nm)/CBP︰(t-bt)2Ir(acac)(10％,25nm)/CBP︰FIrpic(8％,20nm)/TPBi(40nm)/Mg︰Ag的电压-电流密度曲线图。
图4为器件结构：玻璃衬底//ITO/CBP︰(t-bt)2Ir(acac)(50％,30nm)/CBP︰(t-bt)2Ir(acac)(10％,25nm)/CBP︰FIrpic(8％,20nm)/TPBi(40nm)/Mg︰Ag的电流密度-电流效率图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种直接空穴注入层的白光有机发光器件，依次包括衬底、阳极、空穴注入层、发光层、电子注入层和阴极，所述空穴注入层由CBP：(t-bt)2I-r(acac)的主客体掺杂材料组成，发光层由主体材料CBP和客体材料(t-bt)2I-r(acac)、FIrpic掺杂组成。
具体结构为：玻璃衬底/ITO/CBP:(t-bt)2Ir(acac)(50％,30nm)/CBP:(t-bt)2I-r(acac)(10％,25nm)/CBP:FIrpic(8％,20nm)/TPBi(40nm)/Mg:Ag。
制备方法为：
(1)清洗ITO玻璃衬底：(a)设置好超声仪参数：温度30℃，时间15min，功率70w；(b)用无尘布沾上丙酮擦拭ITO玻璃衬底表面，直到肉眼观察到无颗粒杂质为止；(c)将擦洗干净的ITO玻璃衬底放置在聚四氟乙烯基片架上，再放入装洗涤剂的去离子水的烧杯中进行第一步超声清洗；(d)取出基片架，用丙酮冲洗后再放入装有丙酮的烧杯中进行第二步清洗；(e)用去离子水对ITO玻璃衬底进行第三步超声清洗，(f)取出基片架，用异丙醇冲洗后放入装有异丙醇的烧杯进行第四步清洗，(g)放入烘烤箱里20分钟，(h)将烘干的ITO玻璃衬底取出，放入玻璃皿中，再放入UV装置中进行UV照射15分钟；
(2)制备空穴注入层：将步骤(2)处理后的ITO玻璃衬底放入真空腔里，以CBP：(t-bt)2I-r(acac)的主客体掺杂作为空穴注入层材料进行混合蒸镀掺杂比例为50％，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度分别达到达到30nm之后，结束蒸镀；
(3)制备黄色发光层：将步骤(2)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以CBP：(t-bt)2I-r(acac)的主客体掺杂作为发光层材料进行混合蒸镀掺杂比例为10％，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度达到达到15nm，结束蒸镀；
(4)制备蓝色发光层：将步骤(3)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以CBP：FIrpic的主客体掺杂作为发光层材料进行混合蒸镀掺杂比例为8％，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度达到达到25nm，结束蒸镀；
(5)制备电子注入层：将步骤(4)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以TPBi材料作为电子传输层，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度达到40nm结束蒸镀。
(6)制备金属阴极：将步骤(5)处理后的ITO玻璃衬底放入金属真空沉积腔，以Mg和Ag做为金属阴极，待蒸镀室气压低于1.8×10-3Pa，以的蒸镀速率得到厚度为200nm的金属薄膜。
Claims (9)
1.一种直接空穴注入层的白光有机发光器件，依次包括衬底、阳极、空穴注入层、发光层、电子注入层和阴极，其特征在于：空穴注入层由CBP︰(t-bt)2I-r(acac)掺杂组成。
2.根据权利要求1所述的一种直接空穴注入层的白光有机发光器件，其特征在于，发光层由黄色发光层和蓝色发光层构成，其中，黄色发光层由CBP︰(t-bt)2Ir(acac)掺杂组成，蓝色发光层由CBP︰FIrpic掺杂组成。
3.根据权利要求2所述的一种直接空穴注入层的白光有机发光器件，其特征在于，空穴注入层中(t-bt)2I-r(acac)的掺杂重量比例为50％。
4.根据权利要求3所述的一种直接空穴注入层的白光有机发光器件，其特征在于，黄色发光层中(t-bt)2Ir(acac)的掺杂重量比例为10％，蓝色发光层中Firpic的掺杂重量比例为8％。
5.根据权利要求4项所述的一种直接空穴注入层的白光有机发光器件，其特征在于，电子注入层为TPBi，阴极由Mg和Ag构成。
6.根据权利要求5所述的一种直接空穴注入层的白光有机发光器件，其特征在于，空穴注入层的厚度为30nm，黄色发光层的厚度为15nm，蓝色发光层的厚度为25nm，电子注入层的厚度为40nm。
7.一种直接空穴注入层的白光有机发光器件的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)清洗ITO玻璃衬底；
(2)制备空穴注入层：将步骤(1)处理后的ITO玻璃衬底放入真空腔里，以CBP︰(t-bt)2I-r(acac)的主客体掺杂作为空穴注入层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为50％；
(3)制备黄色发光层：将步骤(2)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以CBP︰(t-bt)2I-r(acac)的主客体掺杂作为发光层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为10％；
(4)制备蓝色发光层：将步骤(3)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以CBP︰FIrpic的主客体掺杂作为发光层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为8％；
(5)制备电子注入层：将步骤(4)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以TPBi材料作为电子传输层进行蒸镀；
(6)制备金属阴极。
8.根据权利要求7所述的一种直接空穴注入层的白光有机发光器件的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)清洗ITO玻璃衬底；
(2)制备空穴注入层：将步骤(1)处理后的ITO玻璃衬底放入真空腔里，以CBP︰(t-bt)2I-r(acac)的主客体掺杂作为空穴注入层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为50％，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度达到30nm之后，结束蒸镀；
(3)制备黄色发光层：将步骤(2)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以CBP︰(t-bt)2I-r(acac)的主客体掺杂作为发光层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为10％，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度达到15nm，结束蒸镀；
(4)制备蓝色发光层：将步骤(3)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以CBP︰FIrpic的主客体掺杂作为发光层材料进行混合蒸镀，掺杂比例为8％，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度达到25nm，结束蒸镀；
(5)制备电子注入层：将步骤(4)处理后的ITO玻璃衬底放入有机真空腔体里，以TPBi材料作为电子传输层，待蒸镀室气压低于3×10-4Pa，以的蒸镀速率，待厚度达到40nm结束蒸镀。
(6)制备金属阴极：将步骤(5)处理后的ITO玻璃衬底放入金属真空沉积腔，以Mg和Ag做为金属阴极，待蒸镀室气压低于1.8×10-3Pa，以的蒸镀速率得到厚度为200nm的金属薄膜。
9.根据权利要求8所述的一种直接空穴注入层的白光有机发光器件的制备方法，其特征在于，步骤(1)清洗ITO玻璃衬底的方法为：(a)设置好超声仪参数：温度30℃，时间15min，功率70w；(b)用无尘布沾上丙酮擦拭ITO玻璃衬底表面，直到肉眼观察到无颗粒杂质为止；(c)将擦洗干净的ITO玻璃衬底放置在聚四氟乙烯基片架上，再放入装洗涤剂的去离子水的烧杯中进行第一步超声清洗；(d)取出基片架，用丙酮冲洗后再放入装有丙酮的烧杯中进行第二步清洗；(e)用去离子水对ITO玻璃衬底进行第三步超声清洗，(f)取出基片架，用异丙醇冲洗后放入装有异丙醇的烧杯进行第四步清洗，(g)放入烘烤箱里20分钟，(h)将烘干的ITO玻璃衬底取出，放入玻璃皿中，再放入UV装置中进行UV照射15分钟。
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