CN103887436B - 一种有机发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机发光二极管，包括衬底、阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极；所述发光层包括沿阳极至阴极方向叠置的第一磷光发光层、第一间隔层、蓝光荧光发光层、第二间隔层和第二磷光发光层；其中，第一间隔层为导空穴阻电子型材料层，第二间隔层为导电子阻空穴型材料层。本发明通过将激子复合区域限定在蓝光荧光发光层，提高了发光二级管的发光效率和光稳定性。

Description

一种有机发光二极管
技术领域
本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种有机发光二极管。
背景技术
有机发光二极管(OLED)技术利用有机薄膜在施加电压时发光，其在平板显示器、照明和背光中日益获得广泛应用。
目前白光有机发光二极管(WOLED)中，由于没有很好的深蓝磷光材料,仅具有磷光发光材料的白光有机发光二极管稳定性较差。而且，磷光/荧光混合型结构的白光有机发光二极管中存在着单重态激子与三重态激子的利用问题，但是单重态激子(荧光激子)与三重态激子(磷光激子)本身具有的能量性质、迁移性质不同，及电荷复合区域随电压移动等问题；致使白光OLED结构复杂，能量利用不佳，发光效率低，特别是器件的光谱随电压变化严重，色稳定性不佳。
发明内容
本发明的目的在于提出一种有机发光二级管，提高有机发光二极管的色稳定性。
本发明公开了一种有机发光二极管，包括衬底、阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极；
所述发光层包括沿阳极至阴极方向叠置的第一磷光发光层、第一间隔层、蓝光荧光发光层、第二间隔层和第二磷光发光层；
其中，第一间隔层为导空穴阻电子型材料层，第二间隔层为导电子阻空穴型材料层。
优选地，所述蓝光荧光发光层为4,4’-双(2,2-二苯乙烯基)联苯(DPVBi)有机发光材料层。
优选地，所述蓝光荧光发光层厚度为5纳米至20纳米。
优选地，所述蓝光荧光发光层厚度为10纳米。
优选地，所述第一磷光发光层和第二磷光发光层为颜色相同的发光层或颜色不同的发光层。
优选地，所述第一磷光发光层和第二磷光发光层均为黄色磷光发光层或红色磷光发光层；或者
所述第一磷光发光层和第二磷光发光层分别为红色磷光发光层和绿色磷光发光层；或者
所述第一磷光发光层和第二磷光发光层分别为绿色磷光发光层和红色磷光发光层。
优选地，所述绿色磷光发光层为以8％摩尔比在主体材料4,4'-N,N'-二咔唑-联苯(CBP)中掺杂客体材料三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)获得的有机材料层；
所述红色磷光发光层为以8％摩尔比在主体材料4,4'-N,N'-二咔唑-联苯(CBP)中掺杂客体材料三(2-苯基喹啉)铱(Ir(2-phq)3)获得的有机材料层。
优选地，所述绿色磷光发光层的厚度为5-20纳米，所述红色磷光发光层的厚度为5-20纳米。
优选地，所述绿色磷光发光层的厚度为10纳米，所述红色磷光发光层的厚度为12纳米。
优选地，所述第一间隔层为4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)，第二间隔层材料为8-三-羟基喹啉铝(AlQ)。
优选地，所述第一间隔层和第二间隔层的厚度为1-10纳米。
优选地，所述第一间隔层厚度为8纳米，所述第二间隔层厚度为5纳米。
优选地，所述有机发光二极管还包括设置于阳极与空穴传输层之间的空穴注入层，以及设置于阴极和电子传输层之间的电子注入层。
优选地，所述有机发光二极管还包括：
设置于发光层和空穴传输层之间的第一激子限定层，所述第一激子限定层为导空穴阻电子型材料层；
设置于发光层和电子传输层之间的第二激子限定层，所述第二激子限定层为导电子阻空穴型材料层。
本发明通过设置间隔层，使载流子被限制在荧光材料为发射主体的蓝光荧光发光层中，即激子复合区域限定在蓝光荧光发光层，从而使得扩散距离较短的荧光激子均被蓝光荧光发光层利用，而扩散距离较长的磷光激子可被磷光发光层使用，实现了激子在各发光层中的隔离分配，提高了发光二级管的发光效率和光稳定性。
附图说明
图1是本发明第一实施例的有机发光二级管的结构示意图；
图2是本发明第一实施例另一实施方式的有机发光二级管的结构示意图；
图3是本发明第二实施例的有机发光二级管的结构示意图；
图4是本发明第三实施例的有机发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明第一实施例的有机发光二级管的结构示意图。如图1所示，有机发光二极管10包括层叠形成的衬底11、阳极12、空穴传输层13、发光层14、电子传输层15和阴极16。
发光层14包括沿阳极至阴极方向叠置的第一磷光发光层141、第一间隔层142、蓝光荧光发光层143、第二间隔层144和第二磷光发光层145。
其中，第一间隔层142为导空穴阻电子型材料层，第二间隔层144为导电子阻空穴型材料层。
当有机发光二极管被施加电流时，阳极12通过空穴传输层13向发光层14注入空穴，而阴极16通过电子传输层15向发光层14注入电子。注入的空穴和电子各自向着带相反电荷的电极迁移。当电子和空穴定域在同一分子上时，形成“激子”，也即，具有激发能态的定域的电子-空穴对。激子从激发态回到基态的过程会由辐射跃迁而产生发光。当电子和空穴相遇时，它们复合形成的激子中，25％为单重态，75％为三重态。激发单重态辐射跃迁至基态的发光为荧光，激发三重态辐射跃迁至基态的发光为磷光，磷光过程是自旋多重度改变的跃迁，受到了自旋因子的制约，因此，其跃迁速率比起荧光过程要小得多，相应地，三重态激子的寿命较长，能够穿越较远的距离。而有机发光材料中的荧光材料仅能依靠单重态的激子辐射衰减发射荧光，同时，有机发光材料中的磷光材料可以通过三重态激子的辐射衰减来发射磷光。
本实施例中，第一间隔层142被设置为导空穴阻电子型材料层，第二间隔层144被设置为导电子阻空穴型材料层，同时，第一间隔层142设置在蓝光荧光发光层143远离阴极的一侧，而第二间隔层144设置在蓝光荧光发光层143远离阳极的一侧，因此，从阳极注入的空穴到达蓝光荧光发光层143后被第二间隔层144阻挡从而不能继续向阴极移动，同时，从阴极注入的电子到达蓝光荧光发光层143后被第一间隔层142阻挡从而不能继续向阳极移动，由此，电子和空穴被限制在蓝光荧光发光层143进行结合，也即，激子复合区域限定在蓝光荧光发光层143中。从而大部分的激子均在蓝光荧光发光层143中产生，荧光激子(单重态激子)由于寿命短不能穿越间隔层到达磷光发光层，而在蓝光荧光发光层中被荧光材料利用。而磷光激子(三重态激子)由于寿命较长，扩散距离较远，可越过第一或第二间隔层被磷光发光层的磷光材料所利用。由此，单重态激子和三重态激子均能获得较好利用，提高了器件的发光效率。
其中，在设计所述有机发光二极管结构时，可以通过调节第一间隔层142和第二间隔层144的厚度控制发光层中激子(能量)的分布,从而调节不同的基色的亮度和其它色彩特性，实现白光平衡或其它需要的效果。
在本实施例的另一个实施方式中，如图2所示，有机发光二极管20包括层叠形成的衬底21、阴极22、电子传输层23、发光层24、空穴传输层25和阳极26，也即，阳极26位于有机发光二极管20的顶部，因为最常见的有机发光二极管构造具有位于阳极上面的阴极，所以有机发光二极管20可称为“倒置型”有机发光二极管。对应地，发光层24包括沿阳极26至阴极21方向叠置的第一磷光发光层241、第一间隔层242、蓝光荧光发光层243、第二间隔层244和第二磷光发光层245。
其中，第一间隔层242为导空穴阻电子型材料层，第二间隔层244为导电子阻空穴型材料层。“倒置型”有机发光二极管仅需要对构成阴极和阳极的材料进行相应的变化和选择，例如，选用采用10-20nm厚度的Ag、Mg或其组合物的金属层作为透明的阴极，选用厚度较大的Ag、Mg或其组合形成半透明的阳极。
本实施例通过设置间隔层，使载流子被限制在荧光材料为发射主体的蓝光荧光发光层中，即激子复合区域限定在蓝光荧光发光层，从而使得扩散距离较短的荧光激子均被蓝光荧光发光层利用，而扩散距离较长的磷光激子可被磷光发光层使用，实现了激子在各发光层中的隔离分配，提高了发光二级管的发光效率和光稳定性。
图3是本发明第二实施例的有机发光二级管的结构示意图。如图3所示，本发明第二实施例的有机发光二极管30包括层叠形成的衬底31、阳极32、空穴注入层33、空穴传输层34、发光层35、电子传输层36、电子注入层37和阴极38。
其中，发光层35形成为复合结构，其包括沿阳极至阴极方向叠置的第一磷光发光层351、第一间隔层352、蓝光荧光发光层353、第二间隔层354和第二磷光发光层355。
其中，第一间隔层352为导空穴阻电子型材料层，第二间隔层354为导电子阻空穴型材料层。
其中，在本实施例的一个优选实施方式中，阳极32利用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或其它类型的透明导电材料以薄膜形式实现。
空穴注入层33采用4,4’,4”-三(3-甲基苯基苯氨基)三苯胺(m-MTDATA)为材料形成，其优选厚度为10nm。
空穴传输层34采用4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺](TAPC)为材料形成，其优选厚度为30nm。
电子传输层36和电子注入层37共同使用2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)为材料形成，其优选厚度为30nm。
阴极38采用复合阴极结构，优选由1nm厚度的氟化锂层(LiF)和位于其上的铝层(Al)形成。
发光层35为复合结构，其中第一间隔层352优选为4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)材料形成，其可以形成为1-10nm厚，优选地厚度被形成为8nm。
而第二间隔层354优选采用8-三-羟基喹啉铝(AlQ)作为材料，其可以形成为1-10nm厚，优选地，厚度被形成为5nm。
其中，在设计所述有机发光二极管结构时，可以通过调节第一间隔层和第二间隔层的厚度控制发光层中激子(能量)的分布,从而调节不同的基色的亮度和其它色彩特性，实现白光平衡或其它需要的效果。
第一和第二磷光发光层可以为相同颜色的磷光发光层或不同颜色的磷光发光层。在本实施方式中，第一磷光发光层为红色磷光发光层，其利用按8％摩尔比掺杂浓度向主体材料4,4'-N,N'-二咔唑-联苯(CBP)中掺杂客体材料三(2-苯基喹啉)铱(Ir(2-phq)3)获得的有机材料(也即，Ir-(2-phq)3:CBP 8％)形成，其可以形成为5-20nm厚，其优选厚度为10nm。
第二磷光发光层为绿色磷光发光层，其利用以8％摩尔比在主体材料4,4'-N,N'-二咔唑-联苯(CBP)中掺杂客体材料三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)获得的有机材料层(也即，Ir(ppy)3:CBP 8％)形成，其可以形成为5-20nm厚其优选厚度为12nm。
在另一个实施方式中，第一和第二磷光发光层可以为与蓝色相互补的颜色的磷光发光层，例如均形成为黄光或红光磷光发光层。如果希望有机发光二极管发射其它颜色的光，还可以将第一和第二磷光发光层设置为和蓝光混合可以实现相应效果的基色发光层。
本领域技术人员可以理解，以上有机发光二极管所采用的材料和厚度均为示例性说明本发明的具体实施方式而列举，本领域技术人员可以在有限次试验的基础上选用公知的具有相同功能的其它材料替代形成相应的材料层，也可以通过调整复合发光层的不同层的厚度来获得需要的光效果。
图4是本发明第三实施例的有机发光二级管的结构示意图。如图4所示，本发明第三实施例的有机发光二极管40包括层叠形成的衬底41、阳极42、空穴注入层43、空穴传输层44、第一激子限定层45、发光层46、第二激子限定层47、电子传输层48、电子注入层49和阴极4a。也即，相对于第二实施例，第三实施例的有机发光二极管40增设了第一激子限定层45和第二激子限定层47。第一激子限定层45和第二激子限定层47分别为导空穴阻电子型材料层，和导电子阻空穴型材料层。由此，图4中自阴极向阳极运动的电子在被发光层46的第一间隔层阻挡后，即使穿过间隔层，还会被第一激子限定层45阻挡使电子在发光层46中与空穴复合。同样地，图4中自阳极向阴极运动的空穴在被发光层46的第二间隔层阻挡后，即使穿过间隔层，还会被第二激子限定层47阻挡停留在发光层46中与空穴复合。由此，有机发光二极管的发光效率进一步提高。
本实施例通过设置第一、第二激子限定层，进一步将激子复合区域限定在发光层，进一步提高了有机发光二极管的发光效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种有机发光二极管，包括衬底、阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极；
所述发光层包括沿阳极至阴极方向叠置的第一磷光发光层、第一间隔层、蓝光荧光发光层、第二间隔层和第二磷光发光层；
其中，第一间隔层为导空穴阻电子型材料层，第二间隔层为导电子阻空穴型材料层，所述第一间隔层为4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)，第二间隔层材料为8-三-羟基喹啉铝(AlQ)，所述第一间隔层厚度为1-8纳米，所述第二间隔层厚度为1-5纳米。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述蓝光荧光发光层为4,4’-双(2,2-二苯乙烯基)联苯(DPVBi)有机发光材料层。
3.根据权利要求2所述的有机发光二极管，其特征在于，所述蓝光荧光发光层厚度为5纳米至20纳米。
4.根据权利要求3所述的有机发光二极管，其特征在于，所述蓝光荧光发光层厚度为10纳米。
5.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述第一磷光发光层和第二磷光发光层为颜色相同的发光层或颜色不同的发光层。
6.根据权利要求5所述的有机发光二极管，其特征在于，所述第一磷光发光层和第二磷光发光层均为黄色磷光发光层或红色磷光发光层；或者
所述第一磷光发光层和第二磷光发光层分别为红色磷光发光层和绿色磷光发光层；或者
所述第一磷光发光层和第二磷光发光层分别为绿色磷光发光层和红色磷光发光层。
7.根据权利要求6所述的有机发光二极管，其特征在于，所述绿色磷光发光层为以8％摩尔比在主体材料4,4'-N,N'-二咔唑-联苯(CBP)中掺杂客体材料三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)获得的有机材料层；
所述红色磷光发光层为以8％摩尔比在主体材料4,4'-N,N'-二咔唑-联苯(CBP)中掺杂客体材料三(2-苯基喹啉)铱(Ir(2-phq)3)获得的有机材料层。
8.根据权利要求7所述的有机发光二极管，其特征在于，所述绿色磷光发光层的厚度为5-20纳米，所述红色磷光发光层的厚度为5-20纳米。
9.根据权利要求8所述的有机发光二极管，其特征在于，所述绿色磷光发光层的厚度为10纳米，所述红色磷光发光层的厚度为12纳米。
10.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述有机发光二极管还包括设置于阳极与空穴传输层之间的空穴注入层，以及设置于阴极和电子传输层之间的电子注入层。
11.根据权利要求10所述的有机发光二极管，其特征在于，所述有机发光二极管还包括：
设置于发光层和空穴传输层之间的第一激子限定层，所述第一激子限定层为导空穴阻电子型材料层；
设置于发光层和电子传输层之间的第二激子限定层，所述第二激子限定层为导电子阻空穴型材料层。
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