CN114203939A - 一种红、绿、蓝单色光有机发光二极管及其制备方法 - Google Patents

一种红、绿、蓝单色光有机发光二极管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种红、绿、蓝单色光有机发光二极管及其制备方法，属于有机发光二极管技术领域。本发明的有机发光二极管，包括发光层，发光层为红光发光层、绿光发光层或蓝光发光层；红光发光层的双主体材料为质量比1:1的TCTA和Be(pp)2的共混物，红光磷光客体材料为Ir(MDQ)2acac或Ir(piq)2acac；绿光发光层的双主体材料为质量比1:1的TCTA和Be(pp)2的共混物，绿光磷光客体材料为Ir(ppy)2acac；蓝光发光层的主体材料为MADN，蓝光客体材料为DSA‑ph。该有机发光二极管结构简单，效率高，滚降低，寿命长，制备工艺简单，成本低。

Description

一种红、绿、蓝单色光有机发光二极管及其制备方法
技术领域
本发明属于有机发光二极管技术领域，具体涉及一种红、绿、蓝单色光有机发光二极管及其制备方法。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diodes，OLEDs)具有轻薄、自发光、高色域、制备工艺简单、易于大面积制备和柔性可弯曲等优点，得到了广泛的关注和研究，并且广泛应用于显示和固态照明领域，具有很大的应用前景和发展潜力。因此，工业界投入了大量资金进行其产业化研究，取得了显著进展，目前OLED已经在手机、电视、汽车尾灯等方面得到了应用，市面上也有OLED通用照明产品销售。
经过了几十年的发展，OLEDs已经在材料、器件和工艺等方面取得了显著进展，在效率和稳定性方面达到了实际应用要求。然而，传统OLEDs仍然存在着诸多问题有待去解决，需要开发新的材料和器件结构，进一步提高效率和稳定性，降低成本。OLEDs实际应用需要在高亮度下同时具有高效率和高稳定性的特性，这不仅需要器件在低的电压下实现高效和平衡的电子和空穴注入，也需要器件在低的电流密度下实现高亮度的同时保持器件高的效率和稳定性。工业上为了避免单元OLED s在高电流密度下的高亮度限制，以及薄的有机薄膜及其缺陷带来的漏电问题，限制了OLEDs效率和稳定性的进一步提高，用电荷产生层作为单元器件的中间连接层制备的叠层OLEDs来解决这个难题，有的OLEDs厂家将三个，四个甚至六个单元器件串联到一起来制备显示及照明产品，这势必增加了工业制备的难度，任何一层稍有一点差错将导致整个产品出现问题，导致成品率大大下降，同时由于器件层数的叠加，也使得制备成本成倍的增加。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明提供一种红、绿、蓝单色光有机发光二极管及其制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种红、绿、蓝单色光有机发光二极管，包括依次设置的衬底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极；所述发光层为红光发光层、绿光发光层或蓝光发光层；
所述红光发光层包括双主体材料和掺杂于双主体材料中的红光磷光客体材料，双主体材料为质量比为1:1的TCTA(4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺)和Be(pp)2(二(2-羟基苯基吡啶)合铍)的共混物，红光磷光客体材料为Ir(MDQ)2acac((乙酰丙酮)双(2-甲基二苯并[F,H]喹喔啉)合铱)或Ir(piq)2acac(双(1-苯基异喹啉基)乙酰丙酮合铱)；
所述绿光发光层包括双主体材料和掺杂于双主体材料中的绿光磷光客体材料，双主体材料为质量比为1:1的TCTA(4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺)和Be(pp)2(二(2-羟基苯基吡啶)合铍)的共混物，绿光磷光客体材料为Ir(ppy)2acac(乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱)；
所述蓝光发光层包括主体材料和掺杂于主体材料中的蓝光客体材料，主体材料为MADN(2-甲基-9,10-二(2-萘基)蒽)，蓝光客体材料为DSA-ph(4,4’-[1,4-亚苯基二-(1E)-2,1-乙烯二基]二[N,N-二苯基苯胺])。
进一步的，所述红光发光层中，红光磷光客体材料掺杂于双主体材料中的质量浓度为2～4％。
进一步的，所述绿色发光层中，绿光磷光客体材料掺杂于双主体材料中的质量浓度为5～8％。
进一步的，所述蓝光发光层中，蓝光客体材料掺杂于主体材料中的质量浓度为3～5％。
进一步的，所述发光层的厚度为10～30纳米。
进一步的，所述衬底的材料为玻璃、石英、蓝宝石、金属或柔性聚合物。
进一步的，所述阳极的材料为金属、金属氧化物、FTO(掺氟二氧化锡)或石墨烯。更进一步的，所述金属氧化物为ITO(氧化铟锡)或ZnO(氧化锌)。
进一步的，所述空穴注入层的材料为有机材料或无机材料，有机材料为HAT-CN(2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,2-氮杂苯并菲)，无机材料为MoO3(氧化钼)或WO3(氧化钨)。
进一步的，所述空穴传输层的材料为TAPC(4,4’-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺])掺杂HAT-CN(2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,2-氮杂苯并菲)。更进一步的，所述HAT-CN掺杂于TAPC中的质量浓度为5～20％。
进一步的，所述电子阻挡层的材料为TCTA(4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺)。
进一步的，所述电子传输层的材料为Be(pp)2(二(2-羟基苯基吡啶)合铍)。
进一步的，所述电子注入层的材料为LiF(氟化锂)、LiQ(八羟基喹啉锂)、Cs2CO3(碳酸铯)或Li2CO3(碳酸锂)。
进一步的，所述阴极的材料为金属或金属氧化物中的一种。更进一步的，所述金属为金、银或铝。
上述红、绿、蓝单色光有机发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
首先取带有阳极的衬底依次进行超声处理、去离子水冲洗、氮气吹干、烘箱烘烤和氧气等离子体处理，然后将带有阳极的衬底放入真空镀膜机中，当真空镀膜机的压强降至1×10-4Pa以下后，在带有阳极的衬底上依次蒸镀空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极，得到红、绿、蓝单色光有机发光二极管。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的红、绿、蓝单色光有机发光二极管，只是改变其中的发光层，其余各层保持不变，结构简单，大大降低了工业上的制备难度，提高产品的良品率，大大降低了制备成本。且本发明的红、绿、蓝单色光有机发光二极管具有高效率、低滚降、长寿命等特点，为制备高性能单色光有机发光二极管提供一种新的途径。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1、2和3中红光(R)、绿光(G)、蓝光(B)单色光OLEDs的器件结构示意图。图中，1为衬底，2为阳极，3为空穴注入层，4为空穴传输层，5为电子阻挡层，6为发光层(红光发光层、绿光发光层或蓝光发光层)，7为电子传输层，8为电子注入层，9为阴极。
图2为本发明的实施例1获得的红光单色光OLEDs(R)的电流效率、功率效率和外量子效率-亮度特性曲线图。
图3为本发明的实施例1获得的红光单色光OLEDs(R)在5V电压下的电致发光光谱图。
图4为本发明的实施例1获得的红光单色光OLEDs(R)的电流密度-亮度-电压特性曲线图。
图5为本发明的实施例2获得的绿光单色光OLEDs(G)的电流效率、功率效率和外量子效率-亮度特性曲线图。
图6为本发明的实施例2获得的绿光单色光OLEDs(G)在5V电压下的电致发光光谱图。
图7为本发明的实施例2获得的绿光单色光OLEDs(G)的电流密度-亮度-电压特性曲线图。
图8为本发明的实施例3获得的蓝光单色光OLEDs(B)的电流效率、功率效率和外量子效率-亮度特性曲线图。
图9为本发明的实施例3获得的蓝光单色光OLEDs(B)在5V电压下的电致发光光谱图。
图10为本发明的实施例3获得的蓝光单色光OLEDs(B)的电流密度-亮度-电压特性曲线图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
如图1所示，本发明的红、绿、蓝单色光有机发光二极管，包括依次设置的衬底1、阳极2、空穴注入层3、空穴传输层4、电子阻挡层5、发光层6、电子传输层7、电子注入层8和阴极9。
上述技术方案中，衬底1的材料为玻璃、石英、蓝宝石、金属或柔性聚合物。
上述技术方案中，阳极2的材料为金属、金属氧化物、FTO(掺氟二氧化锡)或石墨烯；金属氧化物为ITO(氧化铟锡)或ZnO(氧化锌)。
上述技术方案中，空穴注入层3的材料为有机材料或无机材料，有机材料为HAT-CN(2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,2-氮杂苯并菲)，无机材料为MoO3(氧化钼)或WO3(氧化钨)。空穴注入层3的厚度没有特殊限制，依据本领域技术人员的常规选择即可，优选为15nm。
上述技术方案中，空穴传输层4的材料为TAPC(4,4’-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺])掺杂HAT-CN(2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,2-氮杂苯并菲)。HAT-CN掺杂于TAPC中的质量浓度优选为5～20％。空穴传输层4的厚度没有特殊限制，依据本领域技术人员的常规选择即可，优选为110nm。
上述技术方案中，电子阻挡层5的材料为TCTA(4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺)。电子阻挡层5的厚度没有特殊限制，依据本领域技术人员的常规选择即可，优选为15nm。
上述技术方案中，发光层6为红光发光层、绿光发光层或蓝光发光层。
红光发光层包括双主体材料和掺杂于双主体材料中的红光磷光客体材料，双主体材料为质量比为1:1的TCTA(4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺)和Be(pp)2(二(2-羟基苯基吡啶)合铍)的共混物，红光磷光客体材料为Ir(MDQ)2acac((乙酰丙酮)双(2-甲基二苯并[F,H]喹喔啉)合铱)或Ir(piq)2acac(双(1-苯基异喹啉基)乙酰丙酮合铱)。红光磷光客体材料掺杂于双主体材料中的质量浓度为2～4％，优选4％。厚度优选为10～30nm，更优选为30nm。
绿光发光层包括双主体材料和掺杂于双主体材料中的绿光磷光客体材料，双主体材料为质量比为1:1的TCTA(4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺)和Be(pp)2(二(2-羟基苯基吡啶)合铍)的共混物，绿光磷光客体材料为Ir(ppy)2acac(乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱)。绿光磷光客体材料掺杂于双主体材料中的质量浓度为5～8％，优选8％。厚度优选为10～30nm，更优选为30nm。
蓝光发光层包括主体材料和蓝光客体材料，主体材料为MADN(2-甲基-9,10-二(2-萘基)蒽)，蓝光客体材料为DSA-ph(4,4’-[1,4-亚苯基二-(1E)-2,1-乙烯二基]二[N,N-二苯基苯胺])。蓝光客体材料掺杂于主体材料中的质量浓度为3～5％，优选5％。厚度优选为10～30nm，更优选为30nm。
上述技术方案中，电子传输层7的材料为Be(pp)2(二(2-羟基苯基吡啶)合铍)。厚度优选为35nm。
上述技术方案中，电子注入层8的材料为LiF(氟化锂)、LiQ(八羟基喹啉锂)、Cs2CO3(碳酸铯)或Li2CO3(碳酸锂)。厚度优选为1nm。
上述技术方案中，阴极9的材料为金属或金属氧化物中的一种。金属为金、银或铝。厚度优选为150nm。
在本发明中所使用的术语，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义，除非另有说明。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合实施例对本发明作进一步的详细介绍。
在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂、装置、仪器、设备等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
红光有机发光二极管(R)，其结构示意图如图1所示。首先将ITO玻璃用碱性洗液进行超声处理，然后用自来水冲洗后，再用去离子水冲洗，用高压氮气将ITO玻璃表面的水吹干，再将ITO玻璃放入烘箱中烘烤30min，之后把ITO玻璃表面用氧气等离子体处理5min，放入真空镀膜机中，当镀膜机的压强降到1×10-4Pa以下时，在ITO玻璃依次开始蒸镀薄膜。首先在ITO导电玻璃表面蒸镀空穴注入层3材料HAT-CN，厚度为15nm；然后依次蒸镀空穴传输层4材料TAPC：HAT-CN(1:5wt％)，厚度为110nm；电子阻挡层5材料TCTA，厚度为15nm；红光发光层主体材料TCTA:Be(pp)2(1:1，质量比)以及掺杂的磷光客体Ir(MDQ)2acac(4wt.％)，红光发光层的厚度为30nm；电子传输层7材料Be(pp)2，厚度为35nm；电子注入层8材料LiQ，厚度为1nm；最后蒸镀阴极9材料Al，厚度为150nm。器件制备过程中，采用石英晶振膜厚检测仪来控制各功能层的蒸镀速率和蒸镀厚度。获得的红光OLEDs器件结构为：ITO/HAT-CN(15nm)/TAPC：HAT-CN(1：5wt％，110nm)/TCTA(15nm)/TCTA：Be(pp)2：Ir(MDQ)2acac(1:1:4wt％，30nm)/Be(pp)2(35nm)/LiQ(1nm)/Al(150nm)。
对实施例1获得的红光有机发光二极管(R)的性能进行检测，其电流效率、功率效率和外量子效率-亮度特性曲线图，电致发光光谱图，电流密度-亮度-电压特性曲线图分别如图2、图3和图4所示。
实施例2
绿光有机发光二极管(G)，其结构示意图如图1所示。首先将ITO玻璃用碱性洗液进行超声处理，然后用自来水冲洗后，再用去离子水冲洗，用高压氮气将ITO玻璃表面的水吹干，再将ITO玻璃放入烘箱中烘烤30min，之后把ITO玻璃表面用氧气等离子体处理5min，放入真空镀膜机中，当镀膜机的压强降到1×10-4Pa以下时，在ITO玻璃依次开始蒸镀薄膜。首先在ITO导电玻璃表面蒸镀空穴注入层3材料HAT-CN，厚度为15nm；然后依次蒸镀空穴传输层4材料TAPC：HAT-CN(1:5wt％)，厚度为110nm；电子阻挡层5材料TCTA，厚度为15nm；绿光发光层主体材料TCTA:Be(pp)2(1:1，质量比)以及掺杂的磷光客体Ir(ppy)2acac(8wt.％)，绿光发光层的厚度为30nm；电子传输层7材料Be(pp)2，厚度为35nm；电子注入层8材料LiQ，厚度为1nm；最后蒸镀阴极9材料Al，厚度为150nm。器件制备过程中，采用石英晶振膜厚检测仪来控制各功能层的蒸镀速率和蒸镀厚度。获得的绿光OLEDs器件结构为：ITO/HAT-CN(15nm)/TAPC：HAT-CN(1：5wt％，110nm)/TCTA(15nm)/TCTA：Be(pp)2：Ir(ppy)2acac(1:1:8wt％，30nm)/Be(pp)2(35nm)/LiQ(1nm)/Al(150nm)。
对实施例2获得的绿光有机发光二极管(G)的性能进行检测，其电流效率、功率效率和外量子效率-亮度特性曲线图，电致发光光谱图，电流密度-亮度-电压特性曲线图分别如图5、图6和图7所示。
实施例3
蓝光有机发光二极管(B)，其结构示意图如图1所示。首先将ITO玻璃用碱性洗液进行超声处理，然后用自来水冲洗后，再用去离子水冲洗，用高压氮气将ITO玻璃表面的水吹干，再将ITO玻璃放入烘箱中烘烤30min，之后把ITO玻璃表面用氧气等离子体处理5min，放入真空镀膜机中，当镀膜机的压强降到1×10-4Pa以下时，在ITO玻璃依次开始蒸镀薄膜。首先在ITO导电玻璃表面蒸镀空穴注入层3材料HAT-CN，厚度为15nm；然后依次蒸镀空穴传输层4材料TAPC：HAT-CN(1:5wt％)，厚度为110nm；电子阻挡层5材料TCTA，厚度为15nm；蓝光发光层主体材料MADN以及掺杂的客体DSA-ph(5wt.％)，蓝光发光层的厚度为30nm；电子传输层7材料Be(pp)2，厚度为35nm；电子注入层8材料LiQ，厚度为1nm；最后蒸镀阴极9材料Al，厚度为150nm。器件制备过程中，采用石英晶振膜厚检测仪来控制各功能层的蒸镀速率和蒸镀厚度。获得的蓝光OLEDs器件结构为：ITO/HAT-CN(15nm)/TAPC：HAT-CN(1：5wt％，110nm)/TCTA(15nm)/MADN：DSA-ph(1:5wt％，30nm)/Be(pp)2(35nm)/LiQ(1nm)/Al(150nm)。
对实施例3获得的蓝光有机发光二极管(B)的性能进行检测，其电流效率、功率效率和外量子效率-亮度特性曲线图，电致发光光谱图，电流密度-亮度-电压特性曲线图分别如图8、图9和图10所示。
显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施例的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.红、绿、蓝单色光有机发光二极管，包括依次设置的衬底(1)、阳极(2)、空穴注入层(3)、空穴传输层(4)、电子阻挡层(5)、发光层(6)、电子传输层(7)、电子注入层(8)和阴极(9)；
其特征在于，所述发光层(6)为红光发光层、绿光发光层或蓝光发光层；
所述红光发光层包括双主体材料和掺杂于双主体材料中的红光磷光客体材料，双主体材料为质量比为1:1的4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺和二(2-羟基苯基吡啶)合铍的共混物，红光磷光客体材料为(乙酰丙酮)双(2-甲基二苯并[F,H]喹喔啉)合铱或双(1-苯基异喹啉基)乙酰丙酮合铱；
所述绿光发光层包括双主体材料和掺杂于双主体材料中的绿光磷光客体材料，双主体材料为质量比为1:1的4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺和二(2-羟基苯基吡啶)合铍的共混物，绿光磷光客体材料为乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱；
所述蓝光发光层包括主体材料和掺杂于主体材料中的蓝光客体材料，主体材料为2-甲基-9,10-二(2-萘基)蒽，蓝光客体材料为4,4’-[1,4-亚苯基二-(1E)-2,1-乙烯二基]二[N,N-二苯基苯胺]。
2.根据权利要求1所述的红、绿、蓝单色光有机发光二极管，其特征在于，
所述红光发光层中，红光磷光客体材料掺杂于双主体材料中的质量浓度为2～4％；
所述绿色发光层中，绿光磷光客体材料掺杂于双主体材料中的质量浓度为5～8％；
所述蓝光发光层中，蓝光客体材料掺杂于主体材料中的质量浓度为3～5％。
3.根据权利要求1所述的红、绿、蓝单色光有机发光二极管，其特征在于，所述发光层(6)的厚度为10～30纳米。
4.根据权利要求1所述的红、绿、蓝单色光有机发光二极管，其特征在于，
所述衬底(1)的材料为玻璃、石英、蓝宝石、金属或柔性聚合物；
所述阳极(2)的材料为金属、金属氧化物、掺氟二氧化锡或石墨烯；
所述空穴注入层(3)的材料为有机材料或无机材料，有机材料为2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,2-氮杂苯并菲，无机材料为氧化钼或氧化钨；
所述空穴传输层(4)的材料为4,4’-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]掺杂2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,2-氮杂苯并菲；
所述电子阻挡层(5)的材料为4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺；
所述电子传输层(7)的材料为二(2-羟基苯基吡啶)合铍；
所述电子注入层(8)的材料为氟化锂、八羟基喹啉锂、碳酸铯或碳酸锂；
所述阴极(9)的材料为金属或金属氧化物。
5.根据权利要求4所述的红、绿、蓝单色光有机发光二极管，其特征在于，所述阳极(2)中，金属氧化物为氧化铟锡或氧化锌。
6.根据权利要求4所述的红、绿、蓝单色光有机发光二极管，其特征在于，所述空穴传输层(4)中，2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,2-氮杂苯并菲掺杂于4,4’-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]中的质量浓度为5～20％。
7.根据权利要求4所述的红、绿、蓝单色光有机发光二极管，其特征在于，所述阴极(9)中，金属为金、银或铝。
8.权利要求1～7任何一项所述的红、绿、蓝单色光有机发光二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先取带有阳极(2)的衬底(1)依次进行超声处理、去离子水冲洗、氮气吹干、烘箱烘烤和氧气等离子体处理，然后将带有阳极(2)的衬底(1)放入真空镀膜机中，当真空镀膜机的压强降至1×10-4Pa以下后，在带有阳极(2)的衬底(1)上依次蒸镀空穴注入层(3)、空穴传输层(4)、电子阻挡层(5)、发光层(6)、电子传输层(7)、电子注入层(8)和阴极(9)，得到红、绿、蓝单色光有机发光二极管。
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