CN103151469A

CN103151469A - 一种高显色指数的白光有机电致发光器件及其制备方法

Info

Publication number: CN103151469A
Application number: CN2013100888634A
Authority: CN
Inventors: 朱文清; 魏娜; 李佳珩; 吴晓亮; 孙亮亮; 熊凌昊
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明涉及一种高显色指数的白光有机电致发光器件及其制备方法，该器件由ITO玻璃基板、空穴传输层、电子阻挡层、磷光发光层、插层、荧光发光层、电子传输层以及复合阴极层组成。在ITO玻璃基板上依次制备空穴传输层、电子阻挡层、磷光发光层、插层、荧光发光层、电子传输层以及复合阴极层，其中，磷光发光层采用激基缔合物磷光染料，可同时发出蓝光和红光；荧光发光层采用绿光或者黄光染料，可以较好地补充磷光发光层发出的蓝光和红光，形成光谱较宽的白光。两个发光层之间用一个插层间隔开。这种结合激基缔合物发光和荧光发光的高显色指数白光有机电致发光器件具有显色指数高、色度稳定、结构简单的特点。

Description

一种高显色指数的白光有机电致发光器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高显色指数的白光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 Device，OLED）由于具有超轻薄、高亮度、响应快、低功耗、效率高及制作简单等特性，广泛应用于平板显示器、背光模组以及照明等领域，其发光原理为在两个电极之间沉积非常薄的有机材料，对该有机发光材料通以直流电使其发光。在众多评价参数中，显色指数（Color Rendering Index, CRI）越来越受到研究人员的重视，在博物馆、展览馆以及具有绚丽灯光效果的演播大厅中，对照明光源的显色指数都有非常高的要求。

在现有的白光有机电致发光器件中，为了追求更高的显色指数，人们往往加入四种甚至五种发光材料，以获得更宽的发光光谱。但所用发光材料越多，发光层也越多，导致器件结构非常复杂，这样就带来了制备工艺复杂、成本增加、色度漂移等诸多问题。随着激基缔合物发光材料的研究不断深入，利用激基缔合物发光来制备白光有机电致发光器件成为一条新的思路。激基缔合物材料除了单分子发光以外，还会形成双分子缔合物发光，且光谱较宽，在制备白光有机电致发光器件上具有较大优势。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高显色指数的白光有机电致发光器件及其制备方法，该器件包含一个激基缔合物磷光发光层和一个荧光发光层，两个发光层之间用一个插层分隔开。这种结合激基缔合物发光和荧光发光的高显色指数白光有机电致发光器件具有色度稳定、结构简单的特点。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种结合激基缔合物发光和荧光发光的白光有机电致发光器件，其结构包括：ITO玻璃基板、空穴传输层、电子阻挡层、磷光发光层、插层、荧光发光层、电子传输层以及复合阴极层。

上述空穴传输层为N, N′-diphenyl-N, N′-bis (1-naphthyl) -1,1′-biphenyl-4,4″-diamine ，即NPB。

上述电子阻挡层为4,4',4"-tri (N-carbazolyl) triphenylamine ，即TCTA。

上述磷光发光层中，1,3-bis (9-carbazolyl) benzene ，即mCP，作为主体材料，激基缔合物platinum [1,3-difluoro-4,6-di (2-pyridinyl) benzene] chloride，即Pt-4，作为磷光客体发光材料，将Pt-4掺杂到mCP中，掺杂质量分数为可在8%~12.5 %之间调节。

上述插层为空穴传输型材料mCP，其三线态能级高于Pt-4，厚度是0.5nm、1nm或2nm，插层能够阻隔磷光和荧光发光层之间的能量传递，提高器件色稳定性。

上述荧光发光层中，客体掺杂发光染料为N,N'-di (n-butyl)-1,3,8,10- tetramethylquinacridone，即TMDBQA，N,N'-di(n-butyl) quinacridone，即DBQA，或5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene，即rubrene，发光峰值均在540 nm到560 nm之间，主体材料为tris(8-hydroxyquinoline) aluminum，即Alq₃，客体染料掺杂质量分数为0.5%~2%，该发光层厚度为2nm~5nm。

上述电子传输层为4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline ，即Bphen。

上述复合阴极采用LiF和Al或Li或Ca或Ba或Mg或Ag的复合结构，LiF厚度为0.5nm，Al、Li、Ca、Ba、Mg或Ag厚度为100nm。

一种白光有机电致发光器件的制备方法，在ITO玻璃基板上依次制备空穴传输层、电子阻挡层、磷光发光层、插层、荧光发光层、电子传输层以及复合阴极层，工艺步骤如下：

a．选取符合要求尺寸和表面电阻的ITO玻璃基板，用去离子水清洗后分别用去离子水和酒精超声，超声后烘干并用紫外臭氧清洗机处理15分钟；

b．采用真空蒸镀的方法，在上述ITO玻璃基板上制备NPB作为空穴传输层；

c．采用真空蒸镀的方法，在上述空穴传输层上制备TCTA作为电子阻挡层；

d．采用双源共蒸的方法，在上述电子阻挡层上制备磷光发光层，在制备过程中，用晶振片来控制主体客体两种材料的蒸发速率和浓度掺杂比；

e．采用真空蒸镀的方法，在上述磷光发光层上制备mCP作为插层；

f．采用双源共蒸的方法，在上述插层上制备荧光发光层，在制备过程中，用晶振片来控制主体客体两种材料的蒸发速率和浓度掺杂比；

g．采用真空蒸镀的方法，在上述荧光发光层上制备Bphen作为电子传输层；

h．采用真空蒸镀的方法，在上述电子传输层上制备复合阴极层。

本发明与现有技术相比较，具有如下显著优点：

来自激基缔合物材料Pt-4的蓝色和红色磷光与来自荧光材料的绿光或者黄光相结合，形成了光谱较宽的白光，显色指数高达90以上；两个发光层发出三个发光峰值的结构大大简化了器件的制造，节约了成本；两个发光层之间的插层使器件在3V到9V的驱动电压之间显示出非常高的色稳定性。因此这种器件及其制作方法具有显色指数高、色度稳定和成本低的优点。

附图说明

图1为本发明中结合激基缔合物发光和荧光发光的高显色指数白光有机电致发光器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对实例进一步说明。

实施例一：

如图1所示，本实例中的一种结合激基缔合物发光和荧光发光的高显色指数白光有机电致发光器件，其结构包括：ITO玻璃基板1、空穴传输层2、电子阻挡层3、磷光发光层4、插层5、荧光发光层6、电子传输层7以及复合阴极层8。

具有本器件结构的白光有机电致发光发光器件制备方法的详细步骤和工艺如下：

a. 选择符合要求的ITO玻璃基板1，其有效面积为5mm×5mm，选取合适的ITO玻璃基板后，用去污粉进行清洗，然后依次用丙酮、无水乙醇及去离子水超声10分钟，将洗好的ITO玻璃片放在高压钠灯下烘烤至干，在用紫外-臭氧进行表面处理。

b. 在4×10^-4 Pa真空环境中，在上述ITO玻璃基板1上制备NPB作为空穴传输层2，其厚度为40nm；

c. 在上述空穴传输层2上制备TCTA作为电子阻挡层3，其厚度为5nm；

d. 在上述电子阻挡层3上采用双源共蒸的方法制备磷光发光层4，其厚度为15nm。其中mCP作为主体材料，激基缔合物Pt-4作为磷光发光材料，将Pt-4掺杂到mCP中，掺杂质量分数为8%；

e. 在上述磷光发光层4上制备mCP作为插层5，其厚度为0.5nm；

f. 采用双源共蒸的方法，在上述插层5上制备荧光发光层6，其厚度为2nm。其中客体发光材料为TMDBQA，其发光峰值为540nm。主体材料为Alq₃，客体掺杂浓度为1%；

g. 在上述荧光发光层6上制备Bphen作为电子传输层7，其厚度为30nm；

h. 在上述电子传输层7上制备复合阴极层8，其厚度为100nm。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，不同之处仅在于本实施例给出的磷光发光层4中Pt-4掺杂浓度为10%，制造本实施例的具体过程与实施例一的制造方法基本相同，不同之处仅在于磷光发光层4中Pt-4掺杂浓度为10%。

实施例三：

本实施例与实施例一基本相同，不同之处仅在于本实施例给出的磷光发光层4中Pt-4掺杂浓度为12.5%，制造本实施例的具体过程与实施例一的制造方法基本相同，不同之处仅在于磷光发光层4中Pt-4掺杂浓度为12.5%。

实施例四：

本实施例与实施例一基本相同，不同之处仅在于本实施例给出的荧光发光层6中客体发光材料为rubrene，其发光峰值为560nm，制造本实施例的具体过程与实施例一的制造方法基本相同，不同之处仅在于荧光发光层6中客体发光材料为rubrene，掺杂浓度为1%。

分析以上实施例，为了使器件效率值和显色指数得到平衡，可以调节Pt-4的掺杂浓度，如8%、10%和12.5%；为了获得更高显色指数，可以使用波长不同的荧光染料来补充Pt-4所发出的蓝光和红光峰。其中Pt-4掺杂浓度为12.5%，绿光荧光染料为TMDBQA的器件其白光显色指数为94，效率为11.9cd/A。使用该方法制备的白光有机电致发光器件具有结构简单、显色指数高和色度稳定的特点。

Claims

1.一种高显色指数的白光有机电致发光器件，其特征在于，该器件由ITO玻璃基板（1）、空穴传输层（2）、电子阻挡层（3）、磷光发光层（4）、插层（5）、荧光发光层（6）、电子传输层（7）以及复合阴极层（8）组成。

2.根据权利要求1所述的高显色指数白光有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴传输层（2）为N, N′-diphenyl-N, N′-bis (1-naphthyl) -1,1′-biphenyl-4,4″-diamine ，即NPB。

3.根据权利要求1所述的高显色指数白光有机电致发光器件，其特征在于，所述电子阻挡层（3）为4,4',4"-tri (N-carbazolyl) triphenylamine ，即TCTA。

4.根据权利要求1所述的高显色指数白光有机电致发光器件，其特征在于，所述磷光发光层（4）中，1,3-bis (9-carbazolyl) benzene ，即mCP，作为主体材料，激基缔合物磷光材料platinum [1,3-difluoro-4,6-di (2-pyridinyl) benzene] chloride，即Pt-4，作为客体材料；Pt-4的掺杂质量分数为8%~12.5%，该发光层厚度为15nm。

5.根据权利要求1所述的高显色指数白光有机电致发光器件，其特征在于，所述插层（5）为空穴传输型材料mCP，其三线态能级高于Pt-4，厚度是0.5nm、1nm或2nm，插层（5）能够阻隔磷光和荧光发光层之间的能量传递，提高器件色稳定性。

6.根据权利要求1所述的高显色指数白光有机电致发光器件，其特征在于，所述荧光发光层（6）中，客体掺杂发光染料为N,N'-di (n-butyl)-1,3,8,10- tetramethylquinacridone，即TMDBQA，N,N'-di(n-butyl) quinacridone，即DBQA，或5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene，即rubrene，发光峰值均在540 nm到560 nm之间，主体材料为tris(8-hydroxyquinoline) aluminum，即Alq₃，客体染料掺杂质量分数为0.5%~2%，该发光层厚度为2nm~5nm。

7.根据权利要求1所述的高显色指数白光有机电致发光器件，其特征在于，所述电子传输层（7）为4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline ，即Bphen。

8.根据权利要求1所述的高显色指数白光有机电致发光器件，其特征在于，所述复合阴极（8）采用LiF和Al或Li或Ca或Ba或Mg或Ag的复合结构，LiF厚度为0.5nm，Al、Li、Ca、Ba、Mg或Ag厚度为100nm。

9.一种高显色指数的白光有机电致发光器件的制备方法，该方法是在ITO玻璃基板（1）上依次蒸镀空穴传输层（2）、电子阻挡层（3）、磷光发光层（4）、插层（5）、荧光发光层（6）、电子传输层（7）以及复合阴极层（8），其特征在于，其制作工艺步骤如下：

a．选取符合要求尺寸和表面电阻的ITO玻璃基板（1），用去离子水清洗后分别用去离子水和酒精超声，超声后烘干并用紫外臭氧清洗机处理15分钟；

b．采用真空蒸镀的方法，在上述ITO玻璃基板（1）上制备NPB作为空穴传输层（2）；

c．采用真空蒸镀的方法，在上述空穴传输层（2）上制备TCTA作为电子阻挡层（3）；

d．采用双源共蒸的方法，在上述电子阻挡层（3）上制备磷光发光层（4），在制备过程中，用晶振片来控制两种材料的蒸发速率和浓度掺杂比；

e．采用真空蒸镀的方法，在上述磷光发光层（4）上制备mCP作为插层（5）；

f．采用双源共蒸的方法，在上述插层（5）上制备荧光发光层（6），在制备过程中，用晶振片来控制两种材料的蒸发速率和浓度掺杂比；

g．采用真空蒸镀的方法，在上述荧光发光层（6）上制备Bphen作为电子传输层（7）；

h．采用真空蒸镀的方法，在上述电子传输层（7）上制备复合阴极层（8）。