CN109256473B - 白光有机发光二极管及制备方法 - Google Patents

Abstract

白光有机发光二极管及制备方法，属于电子材料领域。本发明的制备方法包括下述步骤：(1)清洗ITO导电玻璃；(2)臭氧处理ITO导电玻璃；(3)ITO玻璃上旋涂空穴传输材料；(4)旋涂电子阻挡层材料；(5)旋涂发光层材料溶液；(6)蒸镀空穴阻挡层材料、电子传输层材料、电子注入层材料和阴极电极材料；其特征在于，所述发光层材料溶液浓度为8‑‑15mg/ml，溶质包括主体材料和受体材料，溶剂为CB；主体材料为SiCz，受体材料包括4CzFCN和DPXZ‑BPPZ；按重量比，SiCz:4CzFCN:DPXZ‑BPPZ＝a:b:c，其中9:1≤a:b≤8:1；1≤c≤2。本发明的白光有机发光二极管器件具有优良的白光色坐标。

Description

白光有机发光二极管及制备方法

技术领域

本发明属于电子材料领域。

背景技术

有机发光二极管以有机物作为发光材料，其工作原理为电场激发下，电子和空穴克服势垒在发光层形成激发态激子，激子回到基态并以发光的形式释放能量。有机发光二极管具有优异的光电特性，已经在商业化显示产品中有一定的应用，特别是白光器件，无论是在固态照明还是在信息显示技术中，都具有重大的实际应用价值和商业潜力。如何获得高性能、低成本的白光器件是进一步商业化的前提也是难题。器件工艺的改善、发光材料的选取等，对于提升器件性能都有很大的帮助。热激发延迟荧光(TADF)材料相对于传统荧光和磷光材料而言，其内量子效率接近100％，引入TADF材料作为发光层，可以使得器件整体性能有大幅度提升。研究者最近通过同时引入蓝光和红光两种TADF材料作为发光层发光材料的有机电致发光器件，得到了高效率的双色白光器件，所制备的器件具有良好的白光色坐标。这是溶液法制备的白光有机电致发光器件中首次采用全TADF材料发光的器件，具有很高的应用价值和商业潜力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高效率、低成本的白光有机发光二极管及其制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，白光有机发光二极管，其发光材料包括下述两种材料：

本发明的白光有机发光二极管的制备方法包括下述步骤：

(1)清洗ITO导电玻璃；

(2)臭氧处理ITO导电玻璃；

(3)ITO玻璃上旋涂空穴传输材料；

(4)旋涂电子阻挡层材料；

(5)旋涂发光层材料溶液；

(6)蒸镀空穴阻挡层材料、电子传输层材料、电子注入层材料和阴极电极材料；

所述发光层材料溶液浓度为8--15mg/ml，溶质包括主体材料和受体材料，溶剂为CB；

主体材料为SiCz，

受体材料包括4CzFCN和DPXZ-BPPZ；

按重量比，SiCz:4CzFCN:DPXZ-BPPZ＝a:b:c，其中9:1≤a:b≤8:1；1≤c≤2。

进一步的，所述发光层材料溶液浓度为10mg/ml。

所述步骤(5)为：

氮气环境中，将发光层材料溶液用1500～2500rpm的旋涂速度旋涂于电子阻挡层上，旋涂时间30～60秒，退火10～20分钟，退火温度为80～120度。

优选的，a:b＝8.5:1.5，c＝1。

本发明首次采用溶液旋涂方法实现了全TADF材料发光的白光有机发光二极管器件，发光层中的蓝色发光材料与红色发光材料均为TADF材料。制备的全TADF白光有机发光二极管器件具有优良的白光色坐标(0.31，0.39)。

一般而言，纯荧光内量子效率效率不高，而磷光器件污染环境，从而不适合广泛。本发明中，采用全ADF材料发光，使得器件内量子效率接近100％，并使用溶液法制备，成本较低，对于机发光二极管在实际生产应用上具有很大的意义。

附图说明

图1为白光有机发光二极管器件结构图。

图2为本发明所涉及的3种材料的分子结构。其中，(a)为主体材料SiCz，(b)为4CzFCN，(c)为DPXZ-BPPZ。

图3为白光有机发光器件不同工作电压下(7V，8V，9V，10V，11V)的光谱图。

图4为白光有机发光器件的电流-电压-亮度曲线图。

图5为白光有机发光器件的电流效率和功率效率随亮度变化曲线图。

图6为白光有机发光器件的外量子效率随亮度变化曲线图。

图7为溶液法制备的白光有机发光二极管的过程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明.

下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业用途获得。

本发明中，用“～”符合表示范围的皆包括端点值，例如，“a为1～2”，其含义与“1≤a≤2”是一致的。

名词解释：

SiCz:9-phenyl-3,6-bis(triphenylsilyl)-9H-carbazole

4CzFCN:2,3,4,6-tetra(9Hcarbazol-9-yl)-5-fl uorobenzeonitrile

DPXZ-BPPZ:12,15-di(10H-phenoxazin-10-yl)dibenzo[a,c]dipyrido[3,2-h:2',3'-j]ph enazine)

4CzFCN为蓝光材料，DPXZ-BPPZ为红光材料。

本发明的白光有机发光二极管的发光材料都是热激发延迟荧光材料，包括：

本发明的白光有机发光二极管的制备方法包括下述步骤：

(1)配置发光层材料溶液；

(2)配置电子阻挡层材料溶液；

(3)清洗ITO导电玻璃；

(4)臭氧处理ITO导电玻璃；

(5)ITO玻璃上旋涂空穴传输材料；

(6)旋涂电子阻挡层材料；

(7)旋涂发光层材料溶液；

(8)蒸镀空穴阻挡层材料、电子传输层材料、电子注入层材料和阴极电极材料；

所述步骤(1)包括：

1.1)以SiCz为主体材料，

4CzFCN和DPXZ-BPPZ为受体发光材料，SiCz配置为10mg/ml的溶液1，4CzFCN配置为10mg/ml的溶液2，由于DPXZ-BPPZ溶解性较低，故将DPXZ-BPPZ配置为0.25mg/ml的溶液3，溶液1-3的溶剂皆为CB，80℃加热搅拌3h；

1.2)将溶解完成的溶液3作为溶剂，将SiCz配置为10mg/ml的溶液4；

1.3)按体积比a1：b1：c1将溶液1、溶液2和溶液4配置成发光层材料，由于浓度之间的差别。SiCz、4CzFCN与DPXZ-BPPZ会形成重量比为a:b:c的发光层溶液，其中，a：b：c＝(a1+c1)：b1：c1/40；80℃加热搅拌混合均匀。9:1≤a:b≤8:1；1≤c≤2；优选的a:b:c＝8.5:1.5:0.1。

所述步骤(2)包括：

将高分子PVK(poly(9-vinylcarbazole)按10mg/ml溶于邻二氯苯(DCB)溶剂，形成电子阻挡层材料溶液。

所述步骤(5)为：

空气环境中，将空穴传输材料PEDOT:PSS溶液旋涂于ITO玻璃上，转速为3000～4500rpm优选4000rpm，旋涂时间为30～60秒优选50秒，将片子放在加热台上退火30分钟，退火温度为100～150摄氏度优选120摄氏度。

所述步骤(6)为：

氮气环境中，将电子阻挡层材料溶液旋涂于空穴传输层上，旋涂速度为2000～3000rpm优选3000rpm，旋涂时间为30～60秒优选50秒，将片子放在加热台上退火10分钟，退火温度为80～150摄氏度优选100摄氏度。

进一步的，所述步骤(7)为：

氮气环境中，将发光层材料溶液旋涂于电子阻挡层PVK上，旋涂速度为1500～2500rpm优选2000rpm，旋涂时间30～60秒优选50秒，将片子放在加热台上退火10分钟，退火温度为80～120摄氏度优选100摄氏度。

实施例1

本实施例中提供基于SiCz：4CzFCN：DPXZ-BPPZ延迟荧光发光体系的白光有机发光二极管，其结构如图1所示，ITO导电玻璃上依次为空穴传输层，电子阻挡层，发光层，空穴阻挡层，电子传输层，电子注入层和金属阳极电极。溶液法制备的有机发光二极管采用以下工艺：

(1)提前一天配置发光层混合溶液，配置过程如下：

发光层材料配置：

以SiCz为主体材料，4CzFCN和DPXZ-BPPZ为受体发光材料，主体材料与发光材料的重量比例为a:b:c，9:1≤a:b≤8:1；1≤c≤2；

优选的，按重量比，主体材料:发光材料＝8.5:1.5:1，共同构成浓度为10mg/ml的发光层溶液，溶剂为CB。

(1)提前一天配置电子阻挡层溶液，配置过程如下：

电子阻挡层材料配置：

以PVK为电子阻挡层材料，配置成浓度为10mg/ml的发光层溶液，溶剂为DCB。

1.2将混合溶剂在室温下搅拌24小时。

(2)阳极为氧化铟锡(ITO)，方阻为15Ω/cm^2.,将ITO导电玻璃先用乙醇预超声，然后依次用洗涤剂水，超纯水，丙酮，异丙醇，乙醇对其进行超声清洗，然后用氮气枪将其吹干。

(3)将吹干的ITO玻璃进行等离子臭氧(U-V)处理30分钟。

(4)在U-V处理后的ITO玻璃上旋涂空穴传输材料PEDOT:PSS，按优选的，旋涂转速为优选4000rpm，旋涂时间50秒，然后将片子放在加热台上退火30分钟，退火温度为120摄氏度。

(5)将步骤(4)退火后的ITO玻璃放入手套箱氮气环境中旋涂电子阻挡层PVK，按优选的，将配置好的溶液用2000rpm的旋涂速度旋涂于空穴传输层上，旋涂时间50秒，将片子放在加热台上退火10分钟，退火温度为100摄氏度。

(6)在步骤(5)退火后的ITO玻璃上旋涂发光层材料，按优选的，将发光层材料用2000rpm的旋涂速度旋涂于电子阻挡层上，旋涂时间为50秒，将片子放在加热台上退火10分钟，退火温度为100摄氏度。

(7)将涂好发光层的片子放入有机气相沉积系统的蒸镀仓内进行蒸镀步骤如下：

6.1放入空穴阻挡层材料PPT，电子传输层材料TmPyPB，电子注入层材料LiF和阴极电极材料Al。关闭舱门将真空抽至5×10^-4以下，

6.2先蒸镀PPT，速率为0.5A/s，厚度为5nm；再蒸镀TmPyPB，速率为1.5A/s，厚度为30nm；再蒸镀LiF，速率为0.1A/s，厚度为1nm；最后在蒸镀Al电极，速度为10-15A/s，厚度100nm。

器件制备过程如图7所示。

实施例2、溶液法制备的白光有机发光二极管性能测试

测试设备如下：

发光测试设备：电致发光光谱使用Spectrascan PR655光度计测量；

数据采集设备：由Keithly2400型数字源表进行测量得出J-V曲线；

通过测试得到本实施例的最好性能参数如下表所示：

器件性能具有较高的外量子效率，结合图3中的光谱其发光波峰可以看出该发光属于双色白光，具有非常接近于纯白光(0.33,0.33)的色坐标。很好的采用溶液法制备出了有效的全TADF白光有机发光二极管。

Claims (4)

1.白光有机发光二极管的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)清洗ITO导电玻璃；

(2)臭氧处理ITO导电玻璃；

(3)ITO玻璃上旋涂空穴传输材料；

(4)旋涂电子阻挡层材料；

(5)旋涂发光层材料溶液；

(6)蒸镀空穴阻挡层材料、电子传输层材料、电子注入层材料和阴极电极材料；

其特征在于，所述发光层材料溶液浓度为8--15mg/ml，溶质包括主体材料和受体材料，溶剂为CB；

主体材料为SiCz，

受体材料包括4CzFCN和DPXZ-BPPZ；

按重量比，SiCz:4CzFCN:DPXZ-BPPZ＝a:b:c，其中9:1≤a:b≤8:1；1≤c≤2。

2.如权利要求1所述的白光有机发光二极管的制备方法，其特征在于，所述发光层材料溶液浓度为10mg/ml。

3.如权利要求1所述的白光有机发光二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)为：

氮气环境中，将发光层材料溶液用1500～2500rpm的旋涂速度旋涂于电子阻挡层上，旋涂时间30～60秒，退火10～20分钟，退火温度为80～120度。

4.如权利要求1所述的白光有机发光二极管的制备方法，其特征在于，a:b＝8.5:1.5，c＝1。

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