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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410625270.1(22)申请日 2014.11.07H01L 51/50(2006.01)H01L 51/54(2006.01)H01L 51/56(2006.01)(71)申请人南京邮电大学地址 210046 江苏省南京市栖霞区亚东新城区文苑路9号(72)发明人叶尚辉 胡天庆 周舟 黄维(74)专利代理机构南京知识律师事务所 32207代理人汪旭东(54) 发明名称一种暖白光OLED器件及其制备方法(57) 摘要本发明公开了一种暖白色OLED器件及其制备方法，其器件的结构特征在于发光层由主体材料DTCPFB和OXD-7，客体。
2、材料FIrpic、Ir(bt)2(acac)、Ir(ppy)2(acac)、Ir(MPCPPZ)3构成；其制备方法是通过合称上述主客体材料而综合运用的溶液加工法，采用四基色掺杂的方式制备了高CRI暖白光器件，完全能够满足理想照明光源CRI需达到80以上的要求。并从能级匹配和载流子传输平衡方面考虑采用了本体系独有的器件结构类型，有效地提高了器件的光谱稳定性。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书6页 附图3页(10)申请公布号 CN 104409645 A(43)申请公布日 2015.03.11CN 104409645 A1/2页21。
3、.一种暖白光OLED器件，由里到外分别为ITO玻璃基底层、空穴传输层、发光层、电子传输层，金属阴极层；ITO玻璃基底层是以ITO导电玻璃作为器件的衬底和阳极，PEDOT:PSS作为PEDOT:PSS作为空穴注入层和电极修饰层进一步形成空穴传输层，TPBI为器件的电子传输层，钙和银构成金属阴极层，其特征在于发光层由主体材料DTCPFB和OXD-7，客体材料FIrpic、Ir(bt)2(acac)、Ir(ppy)2(acac)、Ir(MPCPPZ)3构成，DTCPFB的分子式如下：Ir(MPCPPZ)3的分子结构式如下：2.根据权利要求1所述的一种暖白光OLED器件，其电子传输层、发光层、TPBI。
4、、钙、银的厚度分别为35纳米、55纳米、35纳米、10纳米、100纳米。3.根据权利要求1所述的一种暖白光OLED器件，其暖白光OLED器件的主体材料和客体材料的比例为DTCPFB:OXD-7:FIrpic:Ir(bt)2(acac):Ir(ppy)2(acac):Ir(MPCPPZ)319:11:3:(3-4):(0.4-1.0):(7-12)。4.如权利要求1所述的一种暖白光OLED器件的制备方法，包括如下步骤：步骤一：ITO导电玻璃作为器件的衬底和阳极，在经过裁切和刻蚀后，依次经过洗涤剂清洗，超纯水、丙酮、乙醇三步超声清洗处理并烘干；步骤二：将步骤一中烘干的ITO玻璃经过紫外臭氧处理15。
5、分钟；步骤三：在步骤二中处理好的ITO玻璃上旋涂PEDOT:PSS原液作为空穴注入层，并起到润滑ITO玻璃基底的作用；步骤四：将步骤三中旋涂好的基片放入鼓风干燥箱中在120下退火20分钟后转移到权 利 要 求 书CN 104409645 A2/2页3氮气手套箱；步骤五：将预先配制好的溶解充分的发光层混合溶液旋涂于步骤4退完火的基片上，之后置于热台在120下退火20分钟；步骤六：将步骤五中的基片接着转移至多源有机小分子真空蒸镀系统中，抽真空至腔室压力低于910-5Pa之后，保持在该压力下接着蒸镀一层35nm厚的TPBI作为电子传输层，停止加热后在该真空状态下待蒸发源温度冷却至60以下，向蒸镀腔室。
6、充入手套箱中的氮气至常压后将基片从中取出；步骤七：将步骤六的基片接着放入多源金属真空蒸镀系统中，抽真空至腔室压力低于910-5Pa之后，依次蒸镀一层10nm厚的钙和一层100nm的银作为金属阴极；步骤八：镀膜结束，保持该真空状态下待电极冷却至室温，然后向腔室充入手套箱中的氮气至常压，取出基片，即得到溶液法制备的多组分掺杂单发光层暖白光器件。5.根据权利要求4所述的一种暖白光OLED器件的制备方法，在所述步骤一中，超纯水、丙酮、乙醇三步超声清洗的步骤，其超声时间依次为10分钟，20分钟，20分钟。6.根据权利要求4所述的一种暖白光OLED器件的制备方法，在所述步骤三中，旋涂PEDOT:PSS原液。
7、前需先经过水性滤头的过滤，滤头规格为0.25m。7.根据权利要求4所述的一种暖白光OLED器件的制备方法，在所述步骤三中，PEDOT:PSS原液的旋涂条件参数为转速1500rps(转/分)，时间设定50秒。8.根据权利要求4所述的一种暖白光OLED器件的制备方法，.在所述步骤五中，所配制的溶液浓度为16mg/mL，旋涂条件参数为转速3000rps，时间设定30秒。9.根据权利要求4所述的一种暖白光OLED器件的制备方法，在所述步骤六中，TPBI的蒸镀速度为在步骤7中，金属钙的蒸镀速度为金属银的蒸镀速度为薄膜的生长速度和膜厚由膜厚仪进行监测。10.根据权利要求4所述的一种暖白光OLED器件的制备。
8、方法，所述步骤五至八的操作都在真空手套箱中进行，手套箱气氛控制在含水量1ppm，含氧量1ppm。权 利 要 求 书CN 104409645 A1/6页4一种暖白光 OLED 器件及其制备方法技术领域0001 本发明涉及OLED器件领域，尤其涉及到一种暖白色OLED器件及其制备方法。背景技术0002 CCT(Correlated Colour Temperature，相关色温)是指热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度。夜间频繁暴露于高CCT或短波长光等不当光源下，会增加人罹患癌症(如乳腺癌、直肠癌、前列腺癌等)的风险，要获得生理友好的白光源，光源须具有低的CCT，CCT低于6000K的光。
9、源称为暖白光光源。0003 OLED(Organic Light Emitting Diodes，有机发光二极管)由于其自身轻薄，自发光等优点，在固态照明领域得到了广泛的关注。对暖白光OLED光源的研究也于近些年开始取得了一定的进展。2011年，Jou课题组报道了一种暖白光器件，其CCT低至1880K(Jou.J.H,Chen.S.H,J.Mater.Chem.2011,21,17850)，该课题组在2013年又报道出一种CCT低至1900K的暖白光器件(Jou.J.H,Hsieh.C.Y,Adv.Funct.Mater.2013,23,2750)。但是这些研究采用的器件制备方式都是真空蒸镀法。
10、，用这种方法制备器件能耗较高，操作步骤比较复杂，且因难以实现多组分的均匀掺杂而致使发光光谱不稳定。在2012年，Jou等人采用溶液加工的方法制备出了CCT低至2860K的暖白光器件，采用这种方法制备器件具有可屏幕印刷或喷墨打印，低功耗，操作简便，易于大面积制备等独特优势，有效地克服真空蒸镀法的不足。但是由于该方法采用的三种磷光客体发射光谱不够宽，且在发光层内易形成客体染料的聚集，器件的CRI(Color Rendering Index，显色指数)不够高，光谱稳定性仍然较差，并且CIE(Commission International de LEclairage，国际照明委员会)色坐标偏离黑体曲。
11、线的色偏差较大(图5中A点)(Jou.J.H,Hwang.P.Y,Org.Electron.2012,13,899)。发明内容0004 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：0005 一种暖白光OLED器件，由里到外分别为ITO玻璃基底层、空穴传输层、发光层、电子传输层，金属阴极层；ITO玻璃基底层是以ITO导电玻璃作为器件的衬底和阳极，PEDOT:PSS作为PEDOT:PSS作为空穴注入层和电极修饰层进一步形成空穴传输层，TPBI为器件的电子传输层，钙和银构成金属阴极层，其特征在于发光层由主体材料DTCPFB和OXD-7，客体材料FIrpic、Ir(bt)2(acac)、Ir(pp。
12、y)2(acac)、Ir(MPCPPZ)3构成，DTCPFB的分子式如下：0006 说 明 书CN 104409645 A2/6页50007 Ir(MPCPPZ)3的分子结构式如下：0008 0009 上述暖白光OLED器件的电子传输层、发光层、TPBI、钙、银的厚度分别为35纳米、55纳米、35纳米、10纳米、100纳米。0010 上述暖白光OLED器件的主体材料和客体材料的比例为DTCPFB:OXD-7:FIrpic:Ir(bt)2(acac):Ir(ppy)2(acac):Ir(MPCPPZ)319:11:3:(3-4):(0.4-1.0):(7-12)。0011 一种上述暖白光OLED。
13、器件的制备方法，包括如下步骤：0012 步骤一：ITO导电玻璃作为器件的衬底和阳极，在经过裁切和刻蚀后，依次经过洗涤剂清洗，超纯水、丙酮、乙醇三步超声清洗处理并烘干。0013 步骤二：将步骤一中烘干的ITO玻璃经过紫外臭氧处理15分钟。0014 步骤三：在步骤二中处理好的ITO玻璃上旋涂PEDOT:PSS原液作为空穴注入层，并起到润滑ITO玻璃基底的作用。0015 步骤四：将步骤三中旋涂好的基片放入鼓风干燥箱中在120下退火20分钟后转移到氮气手套箱。0016 步骤五：将预先配制好的溶解充分的发光层混合溶液旋涂于步骤4退完火的基片上，之后置于热台在120下退火20分钟。0017 步骤六：将步骤。
14、五中的基片接着转移至多源有机小分子真空蒸镀系统中，抽真空说 明 书CN 104409645 A3/6页6至腔室压力低于910-5Pa之后，保持在该压力下接着蒸镀一层35nm厚的TPBI作为电子传输层，停止加热后在该真空状态下待蒸发源温度冷却至60以下，向蒸镀腔室充入手套箱中的氮气至常压后将基片从中取出。0018 步骤七：将步骤六的基片接着放入多源金属真空蒸镀系统中，抽真空至腔室压力低于910-5Pa之后，依次蒸镀一层10nm厚的钙和一层100nm的银作为金属阴极。0019 步骤八：镀膜结束，保持该真空状态下待电极冷却至室温，然后向腔室充入手套箱中的氮气至常压，取出基片，即得到溶液法制备的多组分。
15、掺杂单发光层暖白光器件。0020 在所述步骤一中，超纯水、丙酮、乙醇三步超声清洗的步骤，其超声时间依次为10分钟，20分钟，20分钟。0021 在所述步骤三中，旋涂PEDOT:PSS原液前需先经过水性滤头的过滤，滤头规格为0.25m。0022 在所述步骤三中，PEDOT:PSS原液的旋涂条件参数为转速1500rps(转/分)，时间设定50秒。0023 在所述步骤五中，所配制的溶液浓度为16mg/mL。旋涂条件参数为转速3000rps，时间设定30秒。0024 在所述步骤六中，TPBI的蒸镀速度为在步骤7中，金属钙的蒸镀速度为金属银的蒸镀速度为薄膜的生长速度和膜厚由膜厚仪进行监测。0025 所述。
16、步骤五至八的操作都在真空手套箱中进行，手套箱气氛控制在含水量1ppm，含氧量1ppm。0026 本发明优点：0027 1、本发明所提供的器件在亮度为100-10000cd m-2范围内具有2500K以下低色温的同时，具有高达83显色指数和优良的光谱稳定性，同时其色坐标为(0.458,0.414)，落在了黑体曲线上，表现出很高的色品质。0028 2、本发明所提供的器件采用溶液加工法制备，操作简便，成本低廉，节约能源，有利于大规模批量化生产。0029 3、本发明提供的器件为暖白光光源，作为夜间固态照明光源使用，有益健康，感觉舒服，生理友好。0030 4、本发明提供的的器件具有高的色品质和稳定性的同。
17、时也具有与白炽灯相当的功效，在OLED固态白光照明领域有广阔的应用前景。0031 5、本发明提供的方法发光层的旋涂退火及之后的制备过程均在手套箱内完成，避免了有机溶剂造成的污染和危害，制备过程绿色环保。附图说明0032 图1本发明的有机电致发光器件结构图。0033 图2采用本发明制备的暖白光器件的电致发光光谱。0034 图3采用本发明制备的器件随亮度变化的光谱图。0035 图4采用本发明中所涉及器件的色坐标情况。0036 图5采用本发明制备的器件电流密度-电压-亮度特性曲线。0037 图6采用本发明制备的器件流明效率-亮度-功率效率特性曲线。说 明 书CN 104409645 A4/6页7具体。
18、实施方式0038 下面结合具体实施例阐述本发明的实现方法。0039 本发明涉及的暖白光器件结构如图1所示，其中ITO(Indium Tin Oxides，氧化铟锡)导电玻璃作为器件的衬底和阳极，一层35nm厚的PEDOT:PSS(Poly-(3,4-ethylenedioxythiophene)Polystyrene sulfonate，聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)作为空穴注入层和电极修饰层。发光层由主体材料由DTCPFB和OXD-7，客体材料FIrpic、Ir(bt)2(acac)、Ir(ppy)2(acac)、Ir(MPCPPZ)3以一定的比例共混掺杂得到，发光层总厚度为。
19、55nm。发光层上面蒸镀一层35nm厚的TPBI(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzodimid-azol-2-yl)ph-enyl，1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯)为器件的电子传输层，接着在上面依次蒸镀一层10nm的钙和100nm的银作为金属电极。最终所得器件的发光面积为6mm2。0040 其中DTCPFB为芴系衍生物大取代基团为骨架的蒽系小分子，其根据相关文献(Ye,S H.Liu,Y Q.Adv.Mater.2010,22,4167)所介绍的方法合成，分子结构如下：0041 0042 红色磷光染料Ir(MPCPPZ)3也是根据相关文献(Tong,B。
20、 H.Mei,Q B.J.Mater.Chem.2008,18,1636)所介绍的方法合成，其分子结构如下：0043 说 明 书CN 104409645 A5/6页80044 为了制备上述暖白光器件，在具体实施中，本发明所用到的ITO玻璃购买于深圳南玻显示器件科技有限公司，PEDOT:-PSS购于德国拜耳公司，OXD-7、FIrpic、Ir(bt)2(acac)、Ir(ppy)2(acac)均购买于Aldrich化学试剂公司。0045 在实际制备时实验室内室温始终保持在21，湿度始终为35以下。0046 具体制备方法如下：0047 步骤一：将裁切和刻蚀后的ITO玻璃基片首先用洗涤剂清洗，除去表。
21、面的杂质和油污，然后依次经过超纯水超声清洗10分钟，丙酮超声清洗20分钟，乙醇超声清洗20分钟三步超声清洗处理后置于烘箱烘干。0048 步骤二：将上述步骤一种烘干的ITO玻璃基片置于功率为100W的紫外臭氧处理仪中进行紫外臭氧处理15分钟。0049 步骤三：在步骤二中处理好的基片上紧接着旋涂一层PEDOT:PSS作为空穴注入层。旋涂时加0.25m的水性过滤头对PEDOT:PSS原液进行过滤，采用1500rps的转速旋涂50秒，得到一层35nm的均匀透明薄膜。0050 步骤四：将上述步骤三中的基片放入鼓风干燥箱中在120下退火20分钟后转移到水氧含量均小于1ppm的氮气手套箱。0051 步骤五：。
22、将溶解充分的四基色发光混合溶液以3000rps的转速在上述步骤四退完火的基片上旋涂成膜，旋涂时长设定为30秒。然后置于热台在120下退火20分钟。发光溶液采用氯苯作为溶剂，浓度为16mg/mL，具体成分为(DTCPFB:OXD-7:FIrpic(19:11:3):0.3-0.4Ir(bt)2(acac):0.04-0.10Ir(ppy)2(acac):0.70-1.2Ir(MPCPPZ)3，其所用的比例均为质量比。0052 步骤六：将上述步骤五退完火的基片紧接着转移至多源有机小分子真空蒸镀系统中，抽真空至腔室压力低于910-5Pa后，保持在该压力下接着以的速度蒸镀一层35nm厚的TPBI作为电。
23、子传输层，停止加热后在该真空状态下待蒸发源温度冷却至60以下，向蒸镀腔室充入手套箱中的氮气至常压后，将基片取出。0053 步骤七：然后将上述步骤六的基片放入多源金属真空蒸镀系统中，抽真空至腔室压力低于910-5Pa之后，先后分别以和的速度蒸镀一层10nm厚的钙和一层100nm的银作为金属阴极。说 明 书CN 104409645 A6/6页90054 步骤八：镀膜结束后，保持该真空状态下待电极冷却至室温，然后向腔室充入手套箱中的氮气至常压，取出基片，得到溶液加工法制备的多组分掺杂单发光层四基色暖白光器件。0055 其中水溶性的PEDOT:PSS为一种常用的ITO界面修饰层，通常旋涂于清洗干净且经。
24、紫外照射处理的ITO层之上形成一层平整透明的薄膜，作为空穴注入层。TPBI为一种常用的电子传输层材料，本发明中，出于能级匹配和载流子传输平衡方面的考虑，电子传输材料选用TPBI。OXD-7为一种常见的电子传输材料，将其与主体材料进行掺杂形成混合主体，可以增加主体材料的导电性能，提高器件发光效率。FIrpic、Ir(bt)2(acac)、Ir(ppy)2(acac)为三种常见的磷光染料，分别作为蓝光客体、橙红光客体和绿光客体。0056 氯苯对于大多数有机物都有很好的溶解性，且氯苯溶液具有优良的成膜性能，本发明中发光层溶液的配制采用氯苯作为溶剂。0057 图2给出了本发明制备的暖白光器件的电致发光。
25、光谱。所得器件在亮度100-10000cd m-2范围内CCT保持在了2500K以下。而且，由于多种磷光染料的共同引入，器件的CRI达到了83的高显色指数。0058 图3给出了采用本发明制备的暖白光器件随亮度变化的光谱图。在亮度100-10000cd m-2的范围内器件的电致发光光谱曲线几乎呈现了高度的一致性，显示出器件良好的光谱稳定性。0059 图4给出了本发明制备的暖白光器件的电致发光光谱的色坐标情况，可以看出，所得暖白光器件的CIE色坐标(0.458,0.414)落在了黑体曲线上，并且接近于标准暖白光点(0.444,0.410)的色坐标。0060 图5给出了本发明所提供暖白光器件的电流密。
26、度-电压-亮度特性曲线。可以看出，器件的电流和亮度随电压的变化有很大的相似性，启亮电压均为5V左右，最大电流密度接近400mA cm-2，最大亮度能够达到30000cd m2。0061 器件的流明效率-亮度-功率效率特性曲线如图6所示，由于高效橙红光客体的引入，器件最大流明效率高达18.0cd A-1。在100和1000cd m-2的亮度下流明效率也分别提升至13.5和17.8cd A-1，远高于蜡烛的效率，达到了与白炽灯相当的水平。良好的器件电致发光性能，归功于高性能材料的使用以及对器件本身结构的优化设计。0062 所有的测试结果表明，本发明所涉及的暖白光器件性能优良，色品质高，稳定性好，生理友好，而且制备过程操作简便，成本低廉，节约能源，并且利于大规模生产。本发明在今后的固态白光照明领域有着巨大的产业化应用潜力。0063 本发明采用四基色掺杂的方式制备了高CRI暖白光器件，完全能够满足理想照明光源CRI需达到80以上的要求。并从能级匹配、载流子传输平衡和获得适当的CIE色坐标等方面考虑采用了本体系独有的器件结构类型，有效地提高了器件的光谱稳定性，极大地减小了器件的色偏差。说 明 书CN 104409645 A1/3页10图1图2说 明 书 附 图CN 104409645 A10。