CN108550533A - 一种基于DMPPP的荧光染料掺杂的深蓝色OLEDs的检测方法 - Google Patents

一种基于DMPPP的荧光染料掺杂的深蓝色OLEDs的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于DMPPP的荧光染料掺杂的深蓝色OLEDs的检测方法，主要包括器件制作以及器件实验，本发明可以有效的对掺杂层厚度对深蓝光器件性能的影响以及掺杂层浓度对深蓝光器件性能的影响进行实验检测，所获取的信息准确，有效的提供了产品制作标注，间接的提高了产品的性能。

Description

一种基于DMPPP的荧光染料掺杂的深蓝色OLEDs的检测方法
技术领域
本发明涉及显示屏的检测制备领域，尤其是涉及一种基于DMPPP的荧光染料掺杂的深蓝色OLEDs的检测方法。
背景技术
在过去的三十多年中，许多研究人员在OLED的彩色化、宽视角、柔性显示等方面已经取得了显著的进展[1-9]。在这些研究中，绿光和红光.器件已基本成熟，能满足产业化的需求。而蓝光器件的研究还比较落后，特别是深蓝光器件。在显示和照明的应用中，深蓝光的性能对整个器件的效率和色纯度都起到一个非常关键的作用。在全彩显示当中，深蓝光器件可以降低显示器的功耗，还可以应用在色转换技术上。研究表明，当器件CIEx，y中的色坐标 y值小于0.15时，可以更有效的节省功率损耗。所以，深蓝光器件的制备以及性能的改善对 OLED的发展以及产业化的应用都具有很大意义。目前，世界上很多学者都在研究深蓝光OLEDs 器件。
我们已经制备出了以DMPPP为发光层的色度非常好的非掺杂结构的深蓝色OLEDs。虽然器件的色度非常接近NTSC的深蓝光标准，但是器件的效率和亮度等性能不太理想。要想提高器件的效率，除了开发性能更好的材料之外，还可以改变器件的结构。采用掺杂型的器件结构，利用主客体之间的能量转移，可以有效的提高OLEDs器件的效率和亮度等性能。所以，我们制备了以DMPPP为主体、BCzVBi为客体的掺杂型深蓝色OLEDs。通过调节掺杂的质量分数和掺杂层的厚度，有效的提高了器件的亮度和效率。
发明内容
本发明旨在提供一种基于DMPPP的荧光染料掺杂的深蓝色OLEDs的检测方法。
一种基于DMPPP的荧光染料掺杂的深蓝色OLEDs的检测方法，具体包括以下实验：
a、实验器件制备
采用器件的结构为：ITO/m-MTDATA(20nm)NPB(10nm)/DMPPP：BCzVBi(5nm，xwt.％)/Bphen(30nm)/Cs2 CO3：Ag2O(20wt.％，1nm)/Al(100nm)；
空穴注入层为m-MTDATA，空穴传输层为NPB，DMPPP：BCzVBi为深蓝光层，Bphen电子传输层和空穴阻挡层，电子注入层为Cs2CO3：Ag2O，Al为阴极；
实验中将ITO玻璃衬底用清洁剂、丙酮、乙醇、去离子水反复擦洗、超声，然后放到恒温箱中干燥；
器件的制备在多源有机分子气相沉积系统中进行，将所用材料分别放在不同的蒸发源(石英坩埚)中，每个蒸发源的温度进行单独控制，按设计的结构生长不同的有机材料层，在有机物生长的过程中系统的真空度维持在2.5×10-4Pa左右，蒸发速度控制在0.1～0.2 nm/s，对于金属其真空度维持在3×10-3Pa左右；
b、实验器件性能检测
器件的电致发光谱、亮度、色度以及电流、电压特性采用由美国生产的PR655光度计和 Keithley-2400电流-电压源组成的测试系统进行同步测量；有机膜的厚度是由上海产的 FTM-V型石英晶体膜厚仪来监测的。
作为本发明进一步的方案：实验器件性能检测中的所有测试都是在室温大气环境中进行的。
本发明的有益效果：本发明可以有效的对掺杂层厚度对深蓝光器件性能的影响以及掺杂层浓度对深蓝光器件性能的影响进行实验检测，所获取的信息准确，有效的提供了产品制作标注，间接的提高了产品的性能。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为有机材料的化学结构图；
图2为器件A-D在8V下的归一化光谱图；
图3为器件A-D的色坐标图；
图4为器件A-D的亮度-电压曲线；
图5为器件A-D的电流效率-电压曲线；
图6为器件C在不同电压下的归一化光谱图；
图7为器件E-H在9V下的归一化光谱；
图8为器件E-H的色坐标；
图9为器件E-H的电流密度-电压曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种基于DMPPP的荧光染料掺杂的深蓝色OLEDs的检测方法，具体包括以下实验：
a、实验器件制备
采用器件的结构为：ITO/m-MTDATA(20nm)NPB(10nm)/DMPPP：BCzVBi(5nm，xwt.％)/Bphen(30nm)/Cs2 CO3：Ag2O(20wt.％，1nm)/Al(100nm)；
空穴注入层为m-MTDATA，空穴传输层为NPB，DMPPP：BCzVBi为深蓝光层，Bphen电子传输层和空穴阻挡层，电子注入层为Cs2CO3：Ag2O，Al为阴极；
实验中将ITO玻璃衬底用清洁剂、丙酮、乙醇、去离子水反复擦洗、超声，然后放到恒温箱中干燥；
器件的制备在多源有机分子气相沉积系统中进行，将所用材料分别放在不同的蒸发源 (石英坩埚)中，每个蒸发源的温度进行单独控制，按设计的结构生长不同的有机材料层，在有机物生长的过程中系统的真空度维持在2.5×10-4Pa左右，蒸发速度控制在0.1～0.2 nm/s，对于金属其真空度维持在3×10-3Pa左右；
b、实验器件性能检测
器件的电致发光谱、亮度、色度以及电流、电压特性采用由美国生产的PR655光度计和 Keithley-2400电流-电压源组成的测试系统进行同步测量；有机膜的厚度是由上海产的 FTM-V型石英晶体膜厚仪来监测的，同时所有的测试都是在室温大气环境中进行的。
下面将结合说明书附图2-6来对掺杂层浓度对深蓝光器件性能的影响进行详述：
在掺杂型的器件中，掺杂浓度对器件的性能影响较大。所以我们首先设计了一组器件，通过调整DMPPP掺杂BCzVBi的浓度来优化器件的性能。器件的结构为：ITO/m-MTDATA(20 nm)NPB(10nm)/DMPPP：BCzVBi(5nm，x wt.％)/Bphen(30nm)/Cs2 CO3：Ag2O(20wt.％，1nm)/Al(100nm)。当x＝2，5，8和10的时候，器件分别定义为A、B、C和D。
图2是器件A-D在8V下的归一化电致发光光谱图。从图中可以看出，器件A的主发光峰位于440nm处，器件B、C和D的主发光峰都在444nm处，472nm处有一肩峰。随着掺杂浓度的提高，器件的光谱略有红移。由上节可知，DMPPP的特征峰在440nm附近；由文献 [158]可知，BCzVBi的特征发光峰位于450nm附近，肩峰在472nm附近。所以，四个器件中都有DMPPP和BCzVBi的发光。并且，随着BCzVBi掺杂浓度的增加，光谱中BCzVBi的相对发光强度增强，导致光谱红移。
四个器件的在不同电压下的色坐标如图3所示。从图中可知，当电压较低时，四个器件都是天蓝光。它们在电压为4V时的色坐标分别为A(0.181，0.164)、B(0.192，0.174)、C(0.218，0.203)和D(0.221，0.206)。而从5V开始，四个器件的色坐标CIEy都开始小于0.135，说明此时已开始进入深蓝光的区域。而且，随着驱动电压的升高，CIE的值越小。特别是器件A在驱动电压为9V时，色坐标为(0.159，0.089)。是色度非常好的深蓝光器件。器件B、C和D在电压较高时的色度也很好。从图中我们还可以看出，掺杂浓度的越低，器件的蓝光颜色越深。
图4是器件A-D在不同电压下的亮度曲线。从图中可知，四个器件在低电压下的亮度差别不大。随着掺杂浓度的提高，四个器件的亮度先增大，在器件C(8wt.％)时达到最大，然后开始下降。器件C在8V时亮度达到最大值，为9 440cd/m2。说明，当BCzVBi的掺杂质量分数为8wt.％时，复合并参与发光的激子总数是最多的。图5是器件A-D在不同电压下的效率变化曲线。从图中可知，在相同的电压下，器件C的效率是最大的。说明在其中复合的激子总数是最多的。在电压为6V时，得到最大的电流效率，为2.97cd/A。而且四个器件的效率随着掺杂浓度的增加，在同一电压下也是先增大，后减小。由此，我们得到了器件 C无论是亮度，还是效率，在四个器件中都是最好的。说明在8wt.％的掺杂质量分数下，器件中的能量转移最充分，而且，器件C的色度在高电压下也是比较好的深蓝色。虽然器件A 的在高电压下的色度最好，但是无论是亮度还是效率它都是最低的。所以，从效率、亮度和色度综合考虑，我们选择8wt.％作为最佳的掺杂质量分数。
图6是器件C在归一化光谱图。由图我们可以看到，在电压为4V和5V时，器件有两个发射峰，主发光峰在位于444nm附近，肩峰在472nm附近。当驱动电压继续升高时，472 nm处的BCzVBi的发射峰逐渐减弱，而主发光峰基本不变。说明，当驱动电压较低时，以客体BCzVBi发光为主。随着电压的增加，主体DMPPP的发光增强，使得器件的光谱略有蓝移。在驱动电压为9V时，器件C的色坐标为(0.157，0.105)，蓝光的颜色已经比较深了。
下面将结合说明书附图7-9来对掺杂层厚度对深蓝光器件性能的影响进行详述：
发光层的掺杂浓度确定为8wt.％之后，我们改变发光层的厚度，设计了以下一组器件： ITO/m-MTDATA(20nm)NPB(10nm)/DMPPP：BCzVBi(d nm，8wt.％)/Bphen(30nm)/Cs2CO3：Ag2O (20wt.％，2nm)/Al(100nm)。当d＝3，10，15和20的时候，器件分别定义为E、F、G和H。
图7为器件E-H在9V下的归一化光谱图。由图可知，器件E和F的主发光峰在444nm处，器件G的主发光峰在448nm处，器件H的主发光峰在452nm处。可见，随着掺杂层厚度的增加，器件的主发光峰开始红移。并且，四个器件在472nm处都有一肩峰。器件E的肩峰最弱，器件H的肩峰最强。所以，随着掺杂层厚度的增加，BCzVBi的发光逐渐增强，器件的发光光谱红移，颜色向天蓝光方向发展。
图8为器件E-H在不同电压下的色坐标图。由图可知，当驱动电压较低时，器件的色坐标都在天蓝光范围内。随着电压的升高，器件的色坐标逐渐向深蓝光移动。器件E在9V电压下的色坐标为(0.157，0.109)，色纯度最好；器件F在9V电压下的色坐标为(0.156，0.119)，色度也很好；器件G在10V电压下的色坐标为(0.155，0.128)，蓝光的颜色也比较深；器件 H在11V电压下的色坐标为(0.155，0.154)，已经超出了深蓝光的色坐标范围，但是也非常接近深蓝光。所以，随着发光层厚度的增加，器件的色度在逐渐向天蓝光方向移动。
图9是器件E-H的电流密度随电压变化曲线。由图可知，在驱动电压不变的情况下，当器件的厚度由3nm增加到20nm时，四个器件的电流密度随之而减小。器件E的电流密度最大，器件H的电流密度最小。这是因为，随着掺杂层厚度的增加，器件内的电阻变大。在相同的电压下，其内部的电流变小，导致电流密度减小。
基于该检测方法制备的基于DMPPP的掺杂型的高效率、高亮度深蓝色有机电致发光器件。器件的结构为：ITO/m-MTDATA(20nm)NPB(10nm)/DMPPP：BCzVBi(d nm，x wt.％)/Bphen(30 nm)/Cs2CO3：Ag2O(20wt.％，1nm)/Al(100nm)。当器件掺杂层的掺杂浓度和厚度都较低时，器件的色坐标除了启亮点CIEy稍微大于0.15之外，其它点的CIEy值都小于0.15，都满足深蓝光的定义。而且，掺杂的质量分数和厚度越小，器件越向更深的蓝光方向发展，色纯度越好。但是，器件的效率和亮度都在变小。反之，当BCzVBi的掺杂质量分数和厚度增加，效率和亮度也在增加，但是色度也开始向天蓝光方向移动。当DMPPP：BCzVBi层的厚度大于15nm，掺杂质量分数大于8wt.％时，效率和亮度又变小了。所以，最终确定掺杂层的最佳掺杂质量分数和厚度分别为8％和15nm。此时，器件的电流效率和发光亮度都是最大的。电流效率为 3.53cd/A，亮度为16570cd/m2，分别是非掺杂器件最大电流效率和最大亮度的1.91倍和 2.17倍。与亮度最大点对应的色坐标为(0.155，0.128)，完全符合国际照明委员会(CIE) 对深蓝光的定义。当掺杂层的厚度为20nm时，器件的亮度和效率都开始下降，而且其色坐标也超出了深蓝光的范围。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (2)

1.一种基于DMPPP的荧光染料掺杂的深蓝色OLEDs的检测方法，其特征在于，具体包括以下实验：
a、实验器件制备
采用器件的结构为：ITO/m-MTDATA(20nm)NPB(10nm)/DMPPP：BCzVBi(5nm，x wt.％)/Bphen(30nm)/Cs2 CO3：Ag2O(20wt.％，1nm)/Al(100nm)；
空穴注入层为m-MTDATA，空穴传输层为NPB，DMPPP：BCzVBi为深蓝光层，Bphen电子传输层和空穴阻挡层，电子注入层为Cs2CO3：Ag2O，Al为阴极；
实验中将ITO玻璃衬底用清洁剂、丙酮、乙醇、去离子水反复擦洗、超声，然后放到恒温箱中干燥；
器件的制备在多源有机分子气相沉积系统中进行，将所用材料分别放在不同的蒸发源(石英坩埚)中，每个蒸发源的温度进行单独控制，按设计的结构生长不同的有机材料层，在有机物生长的过程中系统的真空度维持在2.5×10-4Pa左右，蒸发速度控制在0.1～0.2nm/s，对于金属其真空度维持在3×10-3Pa左右；
b、实验器件性能检测
器件的电致发光谱、亮度、色度以及电流、电压特性采用由美国生产的PR655光度计和Keithley-2400电流-电压源组成的测试系统进行同步测量；有机膜的厚度是由上海产的FTM-V型石英晶体膜厚仪来监测的。
2.根据权利要求1所述的基于DMPPP的荧光染料掺杂的深蓝色OLEDs的检测方法，其特征在于，实验器件性能检测中的所有测试都是在室温大气环境中进行的。
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