CN103296216A - 掺杂型蓝光oled器件 - Google Patents

Abstract

一种掺杂型蓝光OLED器件，涉及有机发光二极管器件领域，尤其是一种高掺杂浓度的高效率蓝光OLED器件。本发明的掺杂型蓝光OLED器件，包括玻璃基底、ITO阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层和阴极，空穴传输层材料选为NPB或CBP；电子传输层材料为Bepp₂、TPBi、或是Bphen，其特征在于该器件的发光层由发光材料BCzVBi掺杂在空穴传输层或电子传输层中组成，掺杂浓度为40-50wt.%。本发明的掺杂型蓝光OLED器件，具有效率高、衰减慢、工艺简单、可重复性高、及色纯度可调性等特点，可用于具有高效率蓝光OLED器件需求的白光OLED中，并进一步在固态照明和平板显示器中得到应用。

Description

掺杂型蓝光OLED器件

技术领域

本发明涉及有机发光二极管器件领域，尤其是一种高掺杂浓度的高效率蓝光OLED器件。

背景技术

自从1987年美国柯达公司的C. W. Tang等人成功的创作出第一个OLED器件，有效的把电能转换成光能，显现出它在平板显示器和固态照明方面的潜在应用价值，OLED就引起了广泛的研究和大力发展。

近年来，OLED得到了突破性的进展，呈现了研究、开发与产业化齐头并进的局面，许多国际大型公司都在争夺OLED商业化技术。OLED被广泛认为是可以取代LCD的下一代平板显示器。此外，由于OLED相对LED的巨大优势，OLED在固态照明领域也倍受关注，将成为白光及背景光源的主流技术。

在过去的三十多年中，为了追求高效率和长寿命的OLED，许多重大的努力和研究主要集中在材料、器件结构、光学设计和电学设计等方面。具有里程碑意义的是，1989年C. W. Tang等提出的掺杂型OLED，通过把发光材料掺杂在主体材料中，显著的提高OLED器件的效率。掺杂器件显示出巨大的优势：一方面，掺杂器件能够比较灵活的选择材料，既能够比较容易的选择高效率的发光材料作为掺杂材料，又能选择具有高导电性能的材料作为主体材料；另一方面，由于发光分子被高度分散在主体中，充分地减少激子的淬灭。然而，由于高掺杂浓度下激子淬灭非常严重，几乎所有文献报道中的高效率荧光或磷光的OLED都是低掺杂浓度的，一般小于10wt.%。特别是高效率的荧光OLED器件，掺杂浓度比磷光OLED器件的还要更低，而且器件效率对掺杂浓度变化非常敏感，也就是说，掺杂浓度的微小波动都会引起器件效率的显著变化。这对OLED器件的制作工艺，以及制作仪器的精度都具有非常严格的要求，而且这将严重影响器件的重复性，对OLED器件走向商业化是非常不利的。

发明内容

本发明所要解决的就是现有高效率荧光或磷光的OLED都是低掺杂浓度的，严重影响器件的重复性，不利于OLED器件走向商业化，本发明的目的就是提供一种高效率、高掺杂浓度的掺杂型蓝光OLED器件。

本发明的掺杂型蓝光OLED器件，包括玻璃基底、ITO阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层和阴极，空穴传输层材料选为NPB或CBP；电子传输层材料为Bepp₂、TPBi、或是Bphen，其特征在于该器件的发光层由发光材料BCzVBi掺杂在空穴传输层或电子传输层中组成，掺杂浓度为40-50wt.%。

传统的荧光OLED掺杂体系实现高效率的基本条件是主-客体之间较强的F?rster能量传递。F?rster能量传递属于长程——~100 ?，共振能量传递，要求主体材料的荧光光谱与客体材料的吸收光谱有较好的重叠，而本发明在主体材料的荧光光谱与客体材料的吸收光谱重叠相对较小的情况下，反而能实现比主体材料的荧光光谱与客体材料的吸收光谱重叠较大时更高的效率。

本发明的掺杂型蓝光OLED器件实现高效率的物理机制，除了F?rster能量传递，还存在其他的物理过程。对于主-客体掺杂体系，除了F?rster能量传递，还存在另外一种能量传递机制，即Dexter能量传递。虽然Dexter能量传递同样要求主体材料的发射光谱与客体材料的吸收光谱重叠，然而Dexter能量传递效率并不主要依赖于光谱重叠，而是主要依赖于主体分子与客体分子之间的距离。随着浓度的增加，主、客体分子间的距离逐渐减小，这将可能引起很强的Dexter能量传递，从而实现高效率。此外，在高掺杂浓度的分子聚集态下，由于三线态激子的寿命较单线态激子长，三线态与三线态激子之间容易发生相互碰撞，而发生三线态猝灭，这将导致延迟荧光的产生。延迟荧光的产生，将会形成超过25%的单线态激子，从而显著的增强器件的效率。

同时，传统的高效率的荧光OLED都是基于非常低的掺杂浓度，一般为1~2 wt.%。因为在高掺杂浓度下，发光分子的聚集会引起激子的严重淬灭，从而大幅度降低了器件效率。本发明的掺杂型蓝光OLED器件，在高达50wt.%的掺杂浓度下，器件才能实现最大效率。随掺杂浓度的增加，分子聚集态是存在的，因为电致发光光谱发生了明显的红移，很明显这就是分子聚集态存在对发光谱的影响。然而器件效率却随着掺杂浓度增加而增加，分子聚集态并没有引起激子的淬灭，降低器件效率。这完全相反于OLED器件效率随分子聚集态的增加而减小的传统理念。

本发明的掺杂型蓝光OLED器件，具有以下优点：1）掺杂浓度高，对OLED制作工艺及仪器的精度要求较低；2）器件的重复性高，掺杂浓度在一个相对较大的变化范围内，器件保持在高效率且仅有微小的变化；3）材料选择性高，材料的选择不要求主体材料的荧光光谱与客体材料的吸收光谱很高的重叠；4）特殊的物理机制，高效率的实现并不主要基于传统的F?rster能量传递，而主要是Dexter能量传递和延迟荧光；5）色纯度可调性，在不同的掺杂浓度下，器件发射峰的相对强度和位置变化较大，可以非常灵活、有效的选择不同色纯度器件，合成高显色指数的白光OLED。

本发明的掺杂型蓝光OLED器件，具有效率高、衰减慢、工艺简单、可重复性高、及色纯度可调性等特点，可用于具有高效率蓝光OLED器件需求的白光OLED中，并进一步在固态照明和平板显示器中得到应用。

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图。

图2为本发明实施例2结构示意图。

图3为本发明实施例1和实施例2器件量子效率随掺杂浓度的变化图。

其中，基底1，阳极2，空穴注入层3，空穴传输层4，发光层5，电子传输层6，电子注入层7，阴极8。

具体实施方式

实施例1：一种掺杂型蓝光OLED器件，该器件各层按照下列顺序排列：基底1，ITO阳极2，空穴注入层3，空穴传输层4，发光层5，电子传输层6，电子注入层7，阴极8。其中：

基底1为透光性较好的玻璃；

ITO阳极2是光刻在基底上的氧化铟锡；

空穴注入层3采用MoO₃材料；

空穴传输层4采用CBP材料；

发光层5是把发光材料BCzVBi掺杂在空穴传输材料中；

电子传输材料6采用Bepp₂材料；

电子注入层7采用LiF材料；

阴极8采用金属铝做为电极；

其中，发光层5是把发光材料BCzVBi掺在空穴传输层4中，掺杂浓度分别为1wt.%、14wt.%、36wt.%、50wt.%时，器件效率如下表所示：

由上表可以看出，当器件效率随浓度增加而增加，当浓度达到50 wt.%时，器件实现最大量子效率为4.76%。

实施例2：一种掺杂型蓝光OLED器件，该器件各层按照下列顺序排列：基底1，阳极2，空穴注入层3，空穴传输层4，发光层5，电子传输层6，电子注入层7，阴极8。其中：

基底1为透光性较好的玻璃；

阳极2是光刻在基底上的氧化铟锡；

空穴注入层3采用MoO₃材料；

空穴传输层4采用CBP材料；

发光层5是把发光材料BCzVBi掺杂在电子传输材料中；

电子传输材料6采用Bepp₂材料；

电子注入层7采用LiF材料；

阴极8采用金属铝做为电极；

其中，发光层5是把发光材料BCzVBi掺在电子传输层6中，掺杂浓度分别为8wt.%、20wt.%、40wt.%、50wt.%时，器件效率见下表：

与实施例1类似，该OLED器件效率仍是随浓度的增加而增加，在50 wt.%浓度时达到最大量子效率6.05%。此OLED器件效率比实施例1中OLED器件效率高很多。然而，此OLED器件的主体材料的荧光光谱与掺杂材料的吸收谱的重叠区域要明显小于实施例1中OLED器件主体材料的荧光光谱与掺杂材料的吸收谱的重叠。

Claims (1)

1.一种掺杂型蓝光OLED器件，包括玻璃基底（1）、ITO阳极（2）、空穴注入层（3）、空穴传输层（4）、电子传输层（6）、电子注入层（7）和阴极（8），空穴传输层（4）材料选为NPB或CBP；电子传输层（6）材料为Bepp₂、TPBi或是Bphen，其特征在于该器件的发光层（5）由发光材料BCzVBi掺杂在空穴传输层（4）或电子传输层（6）中组成，掺杂浓度为40-50wt.%。

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