专利名称：一种有机电致发光器件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及电子元器件中有机光电器件技术领域，涉及一种基于荧光材料的有机
电致发光器件及其制备方法。
背景技术：
随着人类社会的脚步迈入21世纪，光电子技术产业得到了蓬勃发展，人们对人机 界面的载体-信息显示器件的性能要求也越来越高。近年来，由于液晶显示器(LCD)和等离 子显示器(PDP)的广泛应用，平板显示产业取得了巨大的发展。其中，有机电致发光显示器 (OLED)具有自主发光、低电压直流驱动、耐高低温、全固化、宽视角、颜色丰富等一系列的优 点，与液晶显示器相比，有机电致发光显示器不需要背光源、视角大、功率低、响应速度可达
液晶显示器的iooo倍，而其制造成本却低于同等分辨率的液晶显示器，因此，有机电致发
光显示器具有广阔的应用前景。 1987年，美国柯达公司C. W. Tang等人在总结前人的基础上发明了薄膜夹层结构 的器件，这一突破性进展激发了人们对于有机电致发光的热情。从此，人们在材料合成，器 件结构设计，载流子传输等诸多方面进行了深入的研究。1990年Friend小组报道了在低 电压下高分子电致发光现象，揭开了高分子有机平板显示研究的新领域。1997年，Forrest 等发现磷光电致发光现象，突破了有机电致发光材料量子效率低于25%的限制，使有机平 板显示器件的研究进入一个新时期。 近年来OLED技术已取得长足的进步，但是目前的技术在有机电致发光领域中仍 然存在很多瓶颈。从目前有机材料的性能上看，高发光效率和稳定化学性能的材料还比较 少，并且无论是有机电致发光器件实现全彩化显示，还是作为单一的照明电源使用，RGB三 种独立颜色的器件制备都是至关重要的，用结构尽量简单的器件结构能够同时实现两种或 者三种颜色的发光，可为简单结构的白光器件的产业化铺平道路。 有机电致发光器件中的小分子荧光材料，具有化学修饰性强、选择范围广、易于提 纯、荧光量子效率高以及可以产生红、绿、蓝等各种颜色的光的特点。 一般将其掺杂在具有 较高激子能量的基质材料中实现染料分子的发光，但是小分子有机荧光染料在高浓度时存 在浓度猝灭等问题。随着时间的推移，荧光材料容易与基质分子出现相分离，带来掺杂的不 均匀性，影响器件的性能，降低发光亮度、效率、改变发光颜色等。本发明中的由荧光染料和 基质分子通过化学键结合而成的发光材料，可以有效的实现基质分子到染料分子的能量传 递，避免掺杂引起的复杂工艺，提高器件的性能。
发明内容
本发明所要解决的问题是如何提供一种有机电致发光器件及其制备方法，该有机 电致发光器件采用了一种新型荧光材料来作为有机发光层中的功能材料，不但扩展了可供 制备有机电致发光器件使用的有机化合物的种类，而且克服现有技术中所存在的缺陷，同 时还具有较好的载流子传输能力，在液体和固体膜中都有很强的荧光，同时又具有相当高的热、光、化学等稳定性。
本发明所提出的技术问题是这样解决的构造一种有机电致发光器件，包括透明
衬底、阳极层和阴极层，其中阳极层或者阴极层位于透明衬底表面，还包括设置在所述阳极
层和阴极层之间的有机功能层，它至少包括发光层，所述有机功能层还包括电子传输层、空
穴传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子注入层和空穴注入层的一种或者几种，所述发光
层在外加电源的驱动下发光，其特征在于，该发光层为荧光材料层，所述荧光材料层材料具
有以下结构骨架 A-(CH2)n_B 其中，A为3-(二氰甲烯基)-5，5-二甲基-l-(4-二甲氨基苯乙烯基)环己烯 (DCDDC)及其衍生物的红色发光基团；B为喹啉类金属配合物及其衍生物的绿色发光基团； n = 2，3，4，5，6，7，8。 结构骨架中A具有代表性材料的分子构造如下所示 式3 式4 结构骨架中B具有代表性材料的分子构造如下所示
5CH3 。 式5 式6 按照本发明所提供的有机电致发光器件，其特征在于，所述透明衬底可以是玻璃
或者柔性基片或者金属薄片等，其中柔性基片可以是聚酯类或聚酞亚胺类化合物等；所述
阳极层可以是金属氧化物薄膜或者金属薄膜，该金属氧化物薄膜可以是ITO薄膜或者氧化
锌薄膜或氧化锡锌薄膜，该金属薄膜可以是金、铜、银等功函数较高的金属薄膜；所述阳极
层也可以是3，4-乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐(PED0T:PSS)或聚苯胺(PANI)类有机
导电聚合物；所述阳极层包括缓冲层，该层可以是无机小分子化合物或者具有低的最高被
占用能级(HOMO)能级的有机化合物，如酞氰铜(CuPc)、氧化铜、氧化镍、二氧化硅；所述阴
极层包括缓冲层和金属层，所述缓冲层材料是无机小分子化合物或者具有高的最低未被占
用能级(LUM0)能级的有机化合物，例如LiF或CsF，所述金属层材料是金属薄膜或合金薄
膜，该金属薄膜可以是锂或镁或钙或锶或铝或铟等功函数较低的金属薄膜或它们与铜或金
或银等的合金薄膜。 按照本发明所提供的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴注入层所用的材 料为3，4-乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐(PED0T:PSS)或聚苯胺(PANI)类有机导电聚 合物；所述空穴传输层所用的材料为芳香族二胺类化合物或星形三苯胺化合物，或咔唑类 聚合物及其共混物；所述空穴阻挡层所用的材料是聚N-乙烯基咔唑U，IO-邻菲罗林衍生 物(BCP)、二 (2-甲基-8-喹啉酸根合)三苯基硅烷醇铝(III) 、二 (2-甲基-8-喹啉酸根 合)4-苯酚铝(III)或二 (2-甲基-8-喹啉酸根合)4-苯基苯酚铝(III)中的一种或者多 种；所述电子传输层和电子注入层所用的材料包括金属配合物、噁二唑类电子传输材料、或 咪唑类电子传输材料。 按照本发明所提供的有机电致发光器件，其特征在于，所述金属配合物材料是 8-羟基喹啉铝或者8-羟基喹啉镓或者双[2-(2-羟基苯基-l)-妣啶]铍；所述噁二唑类 电子传输材料是2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-l，3，4-噁二唑(PBD);所述咪唑类电子 传输材料是l，3，5-三(N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯。 本发明所提出的第二个技术问题是这样解决的提供一种有机电致发光器件的制 备方法，其特征在于，包括以下步骤 ①利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对透明衬底进行超声清洗，清洗后用干燥 氮气吹干； ②将透明衬底在真空蒸发室中进行电极的制备，所述电极包括阳极层或者阴极 层；
③将制备好电极的透明衬底在真空室中，在氧气压环境下进行预处理； ④将处理后的衬底在高真空度的蒸发室中，开始进行有机薄膜的制备，按照器件
结构依次制备有机功能层，所述有机功能层包括发光层、电子和/或空穴传输层、电子和/
或空穴阻挡层、电子和/或空穴注入层的一种或者几种；所述发光层即为有机荧光染料与
基质分子通过化学键结合而成的荧光材料，具有以下结构骨架 A-(CH2)n_B 其中，A为3-(二氰甲烯基)-5，5-二甲基-l-(4-二甲氨基苯乙烯基)环己烯 (DCDDC)及其衍生物的红色发光基团；B为喹啉类金属配合物及其衍生物的绿色发光基团； n = 2，3，4，5，6，7，8 ; ⑤在有机层蒸镀结束后在真空蒸发室中进行另一个电极的制备，所述电极包括阴 极层或者阳极层； ⑥将做好的器件在手套箱进行封装，手套箱为氮气氛围； ⑦测试器件的电流_电压_亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。 还有另一种制备方法，即在步骤④中将处理后的衬底在旋涂机中进行有机功能层
的旋涂，按照器件结构依次旋涂有机功能层；或者将处理后的衬底在采用高真空室中蒸镀
法和旋涂机中旋涂法相结合的方法来按照器件结构依次制备有机功能层。 本发明所提供的有机电致发光器件，发光层中通过引入把荧光染料和基质分子通
过化学键结合起来的发光材料，有效的提高了有机染料分子和基质分子的相容性，避免了
染料分子的浓度猝灭和在基质分子中的相分离，并且提高了材料的玻璃转化温度，从而提
高了器件的发光效率、亮度及其稳定性。这种器件制备方法可以规避掺杂工艺中掺杂浓度
精确控制难和重复性低等缺点，并且可以提高材料的利用率，简化器件的制备工艺。特别
是，有机发光材料以其固有的多样性为材料选择提供了宽广的范围，通过对有机分子结构
的设计，组装、剪裁和性能优化，能够满足多方面不同的需要和易于实现大面积显示。
图1是本发明所提供的有机电致发光器件的结构示意图；
图2是本发明所提供的实施例1，2，8，9的结构示意图； 图3是本发明所提供的实施例1中所述器件的电流_电压_亮度特性曲线；
图4是本发明所提供的实施例1中所述器件的发光光谱的测试曲线图；
图5是本发明所提供的实施例2中所述器件的电流_电压_亮度特性曲线；
图6是本发明所提供的实施例2中所述器件的发光光谱的测试曲线图；
图7是本发明所提供的实施例3，4， 10， 11的结构示意图；
图8是本发明所提供的实施例5， 12的结构示意图；
图9是本发明所提供的实施例6， 7， 13， 14的结构示意图；
图10是本发明所提供的实施例15的结构示意图；
图11是本发明所提供的实施例16的结构示意图。 其中，1、透明衬底，2、阳极层，3、有机功能层，4、阴极层，5、外加电源，31、空穴传输 层，32、发光层，33、电子传输层，34、发光层兼做空穴传输层，35、发光层兼做电子传输层， 36、掺杂发光层，37、空穴注入层。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述 本发明的技术方案是提供一种有机电致发光器件，如图1、2所示，器件的结构包 括透明衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中阳极层2位于透明衬底1表面，有机 功能层3位于阳极层2和阴极层4之间。有机功能层3包括空穴传输层31，发光层32，电 子传输层33。器件在外加电源5的驱动下发光。 如图7所示，器件的结构包括透明衬底l，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中
阳极层2位于透明衬底1表面，有机功能层位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包
括发光层兼做空穴传输层34，电子传输层33，器件在外加电源5的驱动下发光。 如图8所示，器件的结构包括透明衬底l，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中
阳极层2位于透明衬底1表面，有机功能层位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包
括空穴传输层31，发光层兼做电子传输层35，器件在外加电源5的驱动下发光。 如图9所示，器件的结构包括透明衬底l，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中
阳极层2位于透明衬底1表面，有机功能层位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包
括空穴传输层31，掺杂发光层36，电子传输层33，器件在外加电源5的驱动下发光。 如图10所示，器件的结构包括透明衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中
阳极层2位于透明衬底1表面，有机功能层位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包
括空穴注入层37，发光层32，电子传输层33，器件在外加电源5的驱动下发光。 如图11所示，器件的结构包括透明衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中
阳极层2位于透明衬底1表面，有机功能层位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包
括空穴注入层37，发光层32，器件在外加电源5的驱动下发光。 本发明发光层中的由荧光染料和基质分子通过化学键结合而成的荧光材料具有
以下结构骨架
A-(CH2)n_B 其中，A为3-(二氰甲烯基)-5， -二甲基-l-(4-二甲氨基苯乙烯基)环己烯 (DCDDC)及其衍生物的红色发光基团；B为喹啉类金属配合物及其衍生物的绿色发光基团； n = 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8。所使用的代表性材料的分子构造如下图所示，包括但不仅限于此
<formula>formula see original document page 8</formula>
材料1
<formula>formula see original document page 9</formula> 材料2
<formula>formula see original document page 9</formula> 材料3
<formula>formula see original document page 9</formula> 材料4
材料6
L 。 材料7 本发明中衬底1为电极和有机薄膜层的依托，它在可见光区域有着良好的透光性 能，有一定的防水汽和氧气渗透的能力，有较好的表面平整性，它可以是玻璃或柔性基片， 柔性基片采用聚酯类、聚酞亚胺化合物中的一种材料或者较薄的金属。 本发明中阳极层2作为有机电致发光器件正向电压的连接层，它要求有较好的导 电性能、可见光透明性以及较高的功函数。通常采用无机金属氧化物(如氧化铟锡ITO，氧
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c化锌Zn0等)、有机导电聚合物(如PEDOT:PSS，PANI等)或高功函数金属材料(如金、铜、 银、钼等)。 本发明中阴极层4作为器件负向电压的连接层，它要求具有较好的导电性能和较 低的功函数，阴极通常为低功函数金属材料锂、镁、钙、锶、铝、铟等功函数较低的金属或它 们与铜、金、银的合金；或者一层很薄的缓冲绝缘层(如LiF、MgF2等)和前面所提到的金属 或合金。 本发明中的空穴传输层31材料为芳香族二胺类化合物或星形三苯胺化合物，或 咔唑类聚合物。所述芳香族二胺类化合物可以是N， N'-双_(3-甲基苯基)-N， N' -二苯 基-[l，l'-联苯基]_4，4' -二胺(TPD)或者N， N'-双(3-萘基)-N， N' -二苯基-[l， 1' -二苯基]-4，4' -二胺(NPB)，所述星形三苯胺化合物可以是三-[4-(5-苯基-2-噻吩 基)苯]胺(PTDATA系列)，所述咔唑类聚合物可以是聚乙烯咔唑(PVK)。
本发明中发光层32材料为小分子荧光材料，将荧光染料和基质分子通过化学键 结合而成，有效的提高了有机染料分子和基质分子的相容性，避免了染料分子的浓度猝灭 和在基质分子中的相分离，从而提高了器件的发光效率、亮度及其稳定性。
本发明中的电子传输层33材料为具有大共轭结构的平面芳香族化合物，它们大 多具有较好的电子接受能力，同时在一定偏压下又可以有效传递电子。它包括金属配合物 材料如8-羟基喹啉铝(Alq3)，8-羟基喹啉镓(G叫3)，双[2-(2-羟基苯基-l)-吡啶]铍 (B印p》等，噁二唑类电子传输材料，如2-(4- 二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑 (PBD)，咪唑类电子传输材料，如1， 3， 5-三(N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯(TPBI)。
本发明中发光层兼做空穴传输层34为所述高效荧光材料与空穴传输材料的掺杂 体系。其中高效荧光材料由荧光染料和基质分子通过化学键结合而成，空穴传输材料为芳 香族二胺类化合物或星形三苯胺化合物，或咔唑类聚合物。所述芳香族二胺类化合物可以 是N，N'-双-(3-甲基苯基)-N，N' -二苯基-[l，l'-联苯基]-4，4' -二胺(TPD)或者N， N'-双(3-萘基)-N， N' - 二苯基-[1 ， 1' - 二苯基]_4， 4' - 二胺(NPB)，所述星形三苯胺化 合物可以是三-[4-(5-苯基-2-噻吩基)苯]胺(PTDATA系列)，所述咔唑类聚合物可以是 聚乙烯咔唑(PVK)。 本发明中发光层兼做电子传输层35为所述高效荧光材料与电子传输材料的掺杂 体系。其中高效荧光材料由荧光染料和基质分子通过化学键结合而成，电子传输材料为具 有大共轭结构的平面芳香族化合物，它们大多具有较好的电子接受能力，同时在一定偏压 下又可以有效传递电子。它包括金属配合物材料如8-羟基喹啉铝(Alq》，8-羟基喹啉镓 (G叫)，双[2-(2-羟基苯基-l)-吡啶]铍(B印P2)等，噁二唑类电子传输材料，如2-(4-二 苯基)-5-(4-叔丁苯基)-l，3，4-噁二唑(PBD)，咪唑类电子传输材料，如1，3，5-三(N-苯 基-2-苯并咪唑-2)苯(TPBI)。 本发明中发光层36为所述高效荧光材料与主体材料的掺杂体系。其中高效荧光
材料由荧光染料和基质分子通过化学键结合而成，主体材料为8-羟基喹啉铝(Alq3)。 本发明中的空穴注入层37材料为3，4_乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐
(PED0T:PSS)或聚苯胺(PANI)类有机导电聚合物。 采用本发明制备的有机电致发光器件结构举例如下 ①玻璃/IT0/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极层
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②玻璃/IT0/发光层兼做空穴传输层/电子传输层/阴极层 ③玻璃/IT0/空穴传输层/发光层兼做电子传输层/阴极层 玻璃/IT0/空穴注入层/发光层/电子传输层/阴极层 ⑤玻璃/导电聚合物/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极层 玻璃/导电聚合物/发光层兼做空穴传输层/电子传输层/阴极层 ⑦玻璃/导电聚合物/空穴传输层/发光层兼做电子传输层/阴极层 ⑧柔性聚合物衬底/IT0/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极层 ⑨柔性聚合物衬底/IT0/发光层兼做空穴传输层/电子传输层/阴极层 ⑩柔性聚合物衬底/IT0/空穴传输层/发光层兼做电子传输层/阴极层 以下是本发明的具体实施例 实施例1 如图2所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴传输层31，发光层32，和电子 传输层33。 器件的空穴传输层材料为NPB，发光层材料为材料1 ，电子传输材料为Alq3，阴极层 用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/NPB(50nm)/材料1 (10nm)/Alq3 (30nm)/Mg: Ag (100nm)
制备方法如下 ①利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗， 清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电 阻为10 Q/ 口，膜厚为180nm。 ②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低 能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为20W。 ③将处理后的基片在高真空度的蒸发室中，开始进行有机薄膜的蒸镀。按照如上 所述器件结构依次蒸镀材料NPB为50nm，发光层材料1为10nm，电子传输材料Al化层30nm。 各有机层的蒸镀速率O. lnm/s，蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。 ④在有机层蒸镀结束后进行金属电极的制备。气压为3X10—3Pa，蒸镀速率为lnm/ s，合金中Mg : Ag比例为lO : l，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99. 9%氮气氛围。
⑥测试器件的电流_电压_亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
器件的电流_电压_亮度特性曲线，器件发光光谱曲线分别参见附图3和4。
实施例2 如图2所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴传输层31，发光层32，和电子 传输层33。 器件的空穴传输层材料为NPB，发光层材料为材料2，电子传输材料为TPBI，阴极 层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/NPB(50nm)/材料2(10nm)/TPBI (30nm)/Mg: Ag (100nm)
器件的制备流程与实施例1相似。 器件的电流_电压_亮度特性曲线，器件发光光谱曲线分别参见附图5和6。
实施例3
如图7所示，器件的结构中的有机功能层3包括发光层兼做空穴传输层34，和电子 传输层33。 器件的发光层兼做空穴传输层为材料3和PVK的掺杂体系，电子传输材料为Alq3，
阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/PVK:材料3/Alq3(30nm)/Mg:Ag(lOOnm) 制备方法如下 ①利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗， 清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电 阻为10 Q/ 口，膜厚为180nm。 ②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低 能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为20W。
③将材料3以15wt %的质量百分比掺杂到PVK中配成浓度为10mg/ml的混合溶 液，溶剂采用三氯甲烷；然后旋涂在经过清洁处理后的氧化铟锡(ITO)导电玻璃基片上，在 低真空腔中以6(TC烘干lO分钟后，置于高真空度的蒸发室中，蒸镀电子传输材料Alct层 30nm。有机层的蒸镀速率O. lnm/s，蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。 ④在有机层蒸镀结束后进行金属电极的制备。气压为3X10—3Pa，蒸镀速率为lnm/ s，合金中Mg : Ag比例为lO : l，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99. 9%氮气氛围。
⑥测试器件的电流_电压_亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
实施例4 如图7所示，器件的结构中的有机功能层3包括发光层兼做空穴传输层34，和电子 传输层33。 器件的发光层兼做空穴传输层为材料3和PVK的掺杂体系，电子传输材料为TPBI，
阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/PVK:材料3/TPBI (30nm)/Mg:Ag(100nm) 器件的制备流程与实施例3相似。 实施例5 如图8所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴传输层31，发光层兼作电子传 输层35。 器件的空穴传输层材料为NPB，发光层兼做电子传输层为材料3和Alq3的掺杂体
系，阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/NPB(40nm)/材料3:Alq3/Mg:Ag(100nm) 制备方法如下 ①利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗， 清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电 阻为10 Q/ 口，膜厚为180nm。 ②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低 能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为20W。 ③将处理后的基片在高真空度的蒸发室中，开始进行有机薄膜的蒸镀。按照如上所述器件结构依次蒸镀材料NPB为40nm，发光层材料3以20wt %的质量百分比掺杂到Alq3 中兼做电子传输层。各有机层的蒸镀速率O. lnm/s，蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
④在有机层蒸镀结束后进行金属电极的制备。气压为3X10—3Pa，蒸镀速率为lnm/ s，合金中Mg : Ag比例为lO : l，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99. 9%氮气氛围。
⑥测试器件的电流_电压_亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
实施例6 如图9所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴传输层31，掺杂发光层36，和 电子传输层33。 器件的空穴传输层材料为NPB，材料3掺杂在Alq3中为发光层材料，电子传输材料 为Alq3，阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/NPB(50nm)/材料3:Alq3(10nm)/Alq3(30nm)/Mg:Ag(100nm)
制备方法如下 ①利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗， 清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电 阻为10 Q/ 口，膜厚为180nm。 ②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低 能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为20W。 ③将处理后的基片在高真空度的蒸发室中，开始进行有机薄膜的蒸镀。按照如上 所述器件结构依次蒸镀材料NPB为50nm，材料3以25wt %的质量百分比掺杂到Alq3中作 为发光层，厚度为10nm，电子传输材料Alq3层30nm。各有机层的蒸镀速率O. lnm/s，蒸镀速 率及厚度由膜厚仪监控。 ④在有机层蒸镀结束后进行金属电极的制备。气压为3X10—3Pa，蒸镀速率为lnm/ s，合金中Mg : Ag比例为lO : l，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99. 9%氮气氛围。
⑥测试器件的电流_电压_亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
实施例7 如图9所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴传输层31，掺杂发光层36，和 电子传输层33。 器件的空穴传输层材料为NPB，材料3掺杂在Alq3中为发光层材料，电子传输材料 为TPBI，阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/NPB(50nm)/材料3:Alq3(10nm)/TPBI (30nm)/Mg: Ag (100nm)
器件的制备流程与实施例6相似。
实施例8 如图2所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴传输层31，发光层32，和电子 传输层33。 器件的空穴传输层材料为NPB，发光层材料为材料2，电子传输材料为Alq3，阴极层 用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/NPB(50nm)/材料2(10nm)/Alq3(30nm)/Mg:Ag(100nm)
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器件的制备流程与实施例1相似。
实施例9 如图2所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴传输层31，发光层32，和电子 传输层33。 器件的空穴传输层材料为NPB，发光层材料为材料5，电子传输材料为TPBI，阴极 层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/NPB (50nm) /材料5 (10nm) /TPBI (30nm) /Mg: Ag (100nm)
器件的制备流程与实施例1相似。
实施例10 如图7所示，器件的结构中的有机功能层3包括发光层兼做空穴传输层34，和电子 传输层33。 器件的发光层材料兼做空穴传输层为材料4和PVK的掺杂体系，电子传输材料为
Alq3，阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/ITO/PVK:材料4/Alq3 (30nm)/Mg:Ag(100nm) 制备方法如下 ①利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗， 清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电 阻为10 Q/ 口，膜厚为180nm。 ②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低 能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为20W。 ③将材料4以10wt %的质量百分比掺杂到PVK中配成浓度为10mg/ml的混合溶 液，溶剂采用三氯甲烷；然后旋涂在经过清洁处理后的氧化铟锡(ITO)导电玻璃基片上，在 低真空腔中以6(TC烘干10分钟后，置于高真空度的蒸发室中，蒸镀电子传输材料Alq3层 30nm。有机层的蒸镀速率O. lnm/s，蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。 ④在有机层蒸镀结束后进行金属电极的制备。气压为3X10—3Pa，蒸镀速率为lnm/ s，合金中Mg : Ag比例为lO : l，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99. 9%氮气氛围。
⑥测试器件的电流_电压_亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
实施例ll 如图7所示，器件的结构中的有机功能层3包括发光层兼做空穴传输层34，和电子 传输层33。 器件的发光层兼做空穴传输层为材料4和PVK的掺杂体系，电子传输材料为TPBI ，
阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/ITO/PVK:材料4/TPBI (30nm)/Mg:Ag(100nm) 器件的制备流程与实施例10相似。 实施例12 如图8所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴传输层31，发光层兼作电子传 输层35。 器件的空穴传输层材料为NPB，发光层兼做电子传输层为材料6和Alq3的掺杂体系，阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/NPB(40nm)/材料6:Alq3/Mg:Ag(100nm) 制备方法如下 ①利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗， 清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电 阻为10 Q/ 口，膜厚为180nm。 ②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低 能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为20W。 ③将处理后的基片在高真空度的蒸发室中，开始进行有机薄膜的蒸镀。按照如上 所述器件结构依次蒸镀材料NPB为40nm，发光层材料6以20wt %的质量百分比掺杂到Alq3 中兼做电子传输层。各有机层的蒸镀速率O. lnm/s，蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
④在有机层蒸镀结束后进行金属电极的制备。气压为3X10—3Pa，蒸镀速率为lnm/ s，合金中Mg : Ag比例为lO : l，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99. 9%氮气氛围。
⑥测试器件的电流_电压_亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
实施例13 如图9所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴传输层31，掺杂发光层36，和 电子传输层33。 器件的空穴传输层材料为NPB，材料6掺杂在Alq3中为发光层材料，电子传输材料 为Alq3，阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/ITO/NPB (50nm) /材料6: Alq3 (10nm) /Alq3 (30nm) /Mg: Ag (100nm)
制备方法如下 ①利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗， 清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电 阻为10 Q/ 口，膜厚为180nm。 ②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低 能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为20W。 ③将处理后的基片在高真空度的蒸发室中，开始进行有机薄膜的蒸镀。按照如上 所述器件结构依次蒸镀材料NPB为50nm，材料6以25wt %的质量百分比掺杂到Alq3中作 为发光层，厚度为10nm，电子传输材料Alq3层30nm。各有机层的蒸镀速率O. lnm/s，蒸镀速 率及厚度由膜厚仪监控。 ④在有机层蒸镀结束后进行金属电极的制备。气压为3X10—3Pa，蒸镀速率为lnm/ s，合金中Mg : Ag比例为lO : l，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99. 9%氮气氛围。
⑥测试器件的电流_电压_亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
实施例14 如图9所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴传输层31，掺杂发光层36，和 电子传输层33。 器件的空穴传输层材料为NPB，材料6掺杂在Alq3中为发光层材料，电子传输材料为TPBI，阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/NPB(50nm)/材料6:Alq3(10nm)/TPBI (30nm)/Mg: Ag (100nm)
器件的制备流程与实施例13相似。
实施例15 如图10所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴注入层37，发光层32，和电 子传输层33。 器件的空穴注入层材料为PEDOT:PSS，发光层材料为材料7，电子传输材料为Alq3， 阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/PED0T:PSS(30nm)/材料7(80nm)/Alq3(20nm)/Mg:Ag(100nm)
制备方法如下 ①利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗， 清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电 阻为10Q/ 口，膜厚为180nm。 ②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低 能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为20W。 ③将经过清洁处理后的氧化铟锡(ITO)导电玻璃基片在旋涂机中进行空穴注入 层PEDOT:PSS的旋涂，在低真空腔中以6(TC烘干20分钟后，置于高真空度的蒸发室中，蒸镀 发光层材料7为80nm，电子传输材料Alq3层20nm。有机层的蒸镀速率0. lnm/s，蒸镀速率 及厚度由膜厚仪监控。 ④在有机层蒸镀结束后进行金属电极的制备。气压为3X10—3Pa，蒸镀速率为lnm/ s，合金中Mg : Ag比例为lO : l，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99. 9%氮气氛围。
⑥测试器件的电流_电压_亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
实施例16 如图11所示，器件的结构中的有机功能层3包括空穴注入层37，发光层32。
器件的空穴注入层材料为PED0T:PSS，发光层材料为材料7，阴极层用Mg:Ag合金。 整个器件结构描述为 玻璃衬底/IT0/PED0T:PSS(30nm)/材料7(100nm)/Mg:Ag(100nm)
制备方法如下 ①利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗， 清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电 阻为10 Q/ 口，膜厚为180nm。 ②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低 能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为20W。 ③将经过清洁处理后的氧化铟锡(ITO)导电玻璃基片在旋涂机中进行空穴注入 层PEDOT:PSS的旋涂，在低真空腔中以6(TC烘干20分钟后，置于高真空度的蒸发室中，蒸镀 发光层材料7为100nm。有机层的蒸镀速率0. lnm/s，蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
④在有机层蒸镀结束后进行金属电极的制备。气压为3X10—3Pa，蒸镀速率为lnm/ s，合金中Mg : Ag比例为lO : l，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由膜厚仪监控。
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⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99. 9%氮气氛围。
⑥测试器件的电流_电压_亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
权利要求
一种有机电致发光器件，包括透明衬底、阳极层和阴极层，其中阳极层或者阴极层位于透明衬底表面，还包括设置在所述阳极层和阴极层之间的有机功能层，它至少包括发光层，所述有机功能层还包括电子传输层、空穴传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子注入层和空穴注入层的一种或者几种，所述发光层在外加电源的驱动下发光，其特征在于，该发光层为荧光材料层，所述荧光材料层材料具有以下结构骨架A-(CH2)n-B其中，A为3-(二氰甲烯基)-5，5-二甲基-1-(4-二甲氨基苯乙烯基)环己烯及其衍生物的红色发光基团；B为喹啉类金属配合物及其衍生物的绿色发光基团；n＝2，3，4，5，6，7，8。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，结构骨架中A分子构造包括以下结构式<formula>formula see original document page 2</formula>
3.根据权利要求1或2所述的有机电致发光器件，其特征在于，空穴注入层所用的材料为3， 4_乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐或聚苯胺类有机导电聚合物；空穴传输层所用 的材料为芳香族二胺类化合物或星形三苯胺化合物，或咔唑类聚合物及其共混物；空穴阻 挡层所用的材料是聚N-乙烯基咔唑、1， 10-邻菲罗林衍生物、二 (2-甲基-8-喹啉酸根合) 三苯基硅烷醇铝(ni)、二 (2-甲基-8-喹啉酸根合)4-苯酚铝(III)或二 (2-甲基-8-喹 啉酸根合)4-苯基苯酚铝(III)中的一种或者多种；电子传输层所用的材料包括噁二唑类 电子传输材料、或咪唑类电子传输材料。
4. 根据权利要求3所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述噁二唑类电子传输材 料是2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑；所述咪唑类电子传输材料是1，3， 5-三(N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯。
5. —种有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤① 利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对衬底进行超声清洗，清洗后干燥；② 将衬底传送至真空蒸发室中进行电极层的制备；③ 将制备好电极层的衬底移入真空室，进行等离子预处理；④ 将处理后的衬底在高真空度的蒸发室中，开始进行有机薄膜的制备，按照器件结构 依次制备有机功能层，所述有机功能层包括发光层、电子传输层、空穴传输层、电子阻挡层、 空穴阻挡层、电子注入层和空穴注入层的一种或者几种；所述发光层即为有机荧光染料与 基质分子通过化学键结合而成的荧光材料，具有以下结构骨架A- (CH2)n-B其中，A为3-(二氰甲烯基)-5，5-二甲基-l-(4-二甲氨基苯乙烯基)环己烯及其衍 生物的红色发光基团；B为喹啉类金属配合物及其衍生物的绿色发光基团；n = 2，3，4，5，6， 7，8 ;⑤ 在有机层处理结束后在真空蒸发室中进行其他电极层的制备；⑥ 将制备的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为惰性气体氛围；⑦ 测试器件的电流_电压_亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
6. 根据权利要求5所述的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，在步骤④中将 处理后的衬底在旋涂机中进行有机功能层的旋涂，按照器件结构依次旋涂有机功能层；或 者将处理后的衬底在采用高真空室中蒸镀法和旋涂机中旋涂法相结合的方法来按照器件 结构依次制备有机功能层。
全文摘要
本发明公开了一种有机电致发光器件，包括衬底、阳极层和阴极层，其中阳极层或阴极层位于衬底表面，还包括设置在所述阳极层和阴极层之间的有机功能层，它至少包括发光层，该发光层在外加电源的驱动下发光，该发光材料以化学交联的方式，将有机荧光染料与基质分子通过化学键结合起来，有效地提高了发光材料的能量传递，不仅避免了掺杂引起的复杂工艺，而且避免了染料在基质分子中的相分离，优化了器件结构，提高了器件的发光效率、亮度及其稳定性。
文档编号H01L51/50GK101740724SQ200910216128
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者于军胜, 周立敏, 王娜娜, 蒋亚东 申请人:电子科技大学