CN105070844A - 一种改变有机电致发光二极管中激子分布的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改变有机电致发光二极管(OLED)中激子分布的方法,其使用最高已占轨道(HOMO)能级比主体材料的HOMO能级更高的材料、或者最低未占轨道(LUMO)能级比主体材料的LUMO能级更低的材料作为超薄插入层,插入到主体材料之中,起到捕捉大量载流子的作用,从而改变有机电致发光二极管中的激子分布。所述主体材料包括电子传输型主体材料和空穴传输型主体材料。超薄插入层材料主要包括电子传输材料和空穴传输材料。本发明所述的方法能够简单有效地改变OLED中的激子分布,尤其在改变基于超薄非掺杂发光层的OLED的发光权重方面有非常理想的效果。
Description
技术领域
本发明涉及有机半导体电子材料领域,尤其涉及一种改变有机电致发光二极管中激子分布的方法。
背景技术
有机电致发光二极管(OrganicLight-EmittingDiodes,OLED)是一种正在蓬勃发展的、有前途的显示技术,被视为显示技术的未来。有机电致发光二极管由于其出色的特性,如自发光、宽视角、广色域、响应速度快、有制作柔性设备以及低成本的潜力,越来越多的成为显示行业研究的重心,并且经过多年的技术革新,有机电致发光二极管产品已实现大规模量产,涵盖了大、中、小尺寸的电子消费品。
有机电致发光二极管的工作原理是这样的,电子和空穴分别由OLED器件的阴极和阳极注入,然后经过功能层(包括空穴注入层,空穴传输层,电子注入层,电子传输层)的传输到达发光层复合成激子,这些激子在发光材料分子上衰减回到基态从而发光;这里的发光层一般都是采用主客体掺杂系统,掺杂浓度对器件性能有至关重要的影响;另外超薄非掺杂发光层也可以作为一种选择,即将一层超薄的荧光或者磷光发光材料,以非掺杂的方式直接蒸镀到主体材料里,形成一层极薄的发光层。
主体材料是有机电致发光二极管中,起到支持发光材料发光、传导电子和空穴作用的材料,即主体材料层接收功能层传导的电子和空穴,电子和空穴在其中传导并最终复合形成激子。主体材料层一般处于空穴传输层和电子传输层之间,电子和空穴直接在发光材料分子上复合形成激子衰减发光,或者先在主体材料分子上复合成激子,然后能量由主体材料分子转化到发光材料分子上形成发光。主体材料分为电子传输型和空穴传输型,电子传输型是指材料的电子传导率高于空穴传导率,空穴传输型是指材料的空穴传导率高于电子传导率。由于主体材料的电子传输或空穴传输特性,加上功能层的电子或空穴传输特性,导致激子在有机电致发光二极管中有着不同的分布情况:采用电子传输型主体材料的有机电致发光二极管的激子复合中心靠近空穴传输层,而采用空穴传输型主体材料的有机电致发光二极管的激子复合中心靠近电子传输层。这种不均匀的分布会导致一些问题,尤其在利用超薄非掺杂发光层的有机电致发光二极管中会造成发光不平衡。
因此,本领域的技术人员致力于开发一种能够改变有机电致发光二极管中激子分布的方法。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是有机电致发光二极管中发光不平衡的问题。
为实现上述目的,本发明提供了一种改变有机电致发光二极管中激子分布的方法,所述方法使用最高已占轨道(HighestOccupiedMolecularOrbit,HOMO)能级比所述主体材料的HOMO能级更高的材料或者最低未占轨道(LowestUnoccupiedMolecularOrbit,LUMO)能级比所述主体材料的LUMO能级更低的材料作为超薄插入层,所述超薄插入层捕捉大量载流子,从而改变有机电致发光二极管中的激子分布;所述超薄插入层位于所述主体材料之中或者与所述主体材料相邻。
进一步地,所述改变有机电致发光二极管中激子分布的方法还包括:
所述超薄插入层捕捉大量空穴,使得所述超薄插入层位置的空穴浓度增加,所述空穴与所述主体材料内的电子复合形成的激子浓度也增加;或者
所述超薄插入层捕捉大量电子,使得所述超薄插入层位置的电子浓度增加,所述电子与所述主体材料内的空穴复合形成的激子浓度也增加。
进一步地,所述主体材料为有机电致发光二极管中支持发光材料发光、传导空穴和电子的材料,包括电子传输型主体材料和空穴传输型主体材料。
进一步地,所述发光材料包括荧光发光材料和磷光发光材料;所述发光材料掺杂在所述主体材料中,或以超薄非掺杂发光层的形式存在。
进一步地,所述超薄非掺杂发光层是指发光材料单独作为一层发光层,并不掺杂在主体材料中,其厚度在0.01nm至5nm之间。
进一步地,所述电子传输型主体材料是电子传导率高于空穴传导率的材料,厚度在1nm至200nm之间;所述电子传输型主体材料包括Alq3、BPhen、Balq、BCP或TPBi。Alq3指三(8-羟基喹啉)铝,即Tris(8–hydroxyquinoline)aluminum;BePhen指4,7-二苯基-1,10-菲啰啉,即4,7–diphenyl-1,10-phenanthroline;Balq指二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚-铝,即aluminum(III)bis(2–methyl–8–quinolinate)–4–phenylphenolate;BCP指2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲,即2,9–dimethyl-4,7–diphenyl-1,10–phenanthroline;TPBI指1,3,5-三(N-苯基-2-基)苯,即1,3,5–tris(N–phenylbenzimidazol–2–yl)benzene。
进一步地,所述空穴传输型主体材料是空穴传导率高于电子传导率的材料,厚度在1nm至200nm之间;所述空穴传输型主体材料包括mCP、TCTA、TAPC、NPB、TmPyPB或MADN。mCP指1,3-二(9-咔唑基)苯,即1,3-bis(9-carbazolyl)benzene;TCTA指4,4’,4’-三(N-咔唑基)苯胺,即4,4’,4”-tris(N-carbazolyl)triphenylamine;TAPC指1,1-双(二(4tolylamino)苯基)环己烷,即1,1-bis((di-4-tolylamino)phenyl)cyclohexane;NPB指N,N’-二(萘-1-基)-N,N′-二(苯基)联苯胺,即N,N’-bis(naphthalen-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)benzidine;TmPyPB指1,3,5三(米-吡啶-3-基-苯基)苯,即1,3,5-tri(m-pyrid-3-yl-phenyl)benzene;MADN指2-甲基-二-萘基蒽,即2-methyl-9,10-di-[2-naphthyl]anthracene。
进一步地,所述超薄非掺杂发光层材料包括Bephen、TPBi、NPB、TAPC、TmPyPB或BCP。BePhen指4,7-二苯基-1,10-菲啰啉,即4,7–diphenyl-1,10-phenanthroline;TPBI指1,3,5-三(N-苯基-2-基)苯,即1,3,5–tris(N–phenylbenzimidazol–2–yl)benzene;NPB指N,N’-二(萘-1-基)-N,N′-二(苯基)联苯胺,即N,N’-bis(naphthalen-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)benzidine;TAPC指1,1-双(二(4tolylamino)苯基)环己烷,即1,1-bis((di-4-tolylamino)phenyl)cyclohexane;TmPyPB指1,3,5三(米-吡啶-3-基-苯基)苯,即1,3,5-tri(m-pyrid-3-yl-phenyl)benzene;BCP指2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲,即2,9–dimethyl-4,7–diphenyl-1,10–phenanthroline。
进一步地,所述掺杂是指用所述发光材料通过热蒸镀或溶液制备法,与所述主体材料以掺杂比例混合制备到有机电致发光二极管中。
进一步地,所述掺杂比例在所述热蒸镀制备方法中指所述发光材料蒸镀速率与所述发光材料和所述主体材料总体蒸镀速率的百分比例;在所述溶液制备方法中是指所述发光材料的质量与所述发光材料和所述主体材料总质量的质量比;所述掺杂比例从0.01%至99.99%。
本发明所述的改变有机电致发光二极管中激子分布的方法,利用超薄插入层材料的最高已占轨道(HOMO)能级比主体材料的HOMO能级低的性质,空穴在有机材料的HOMO能级上传输,在电场的作用下有向更高的HOMO能级上运动的趋势,在主体材料中引入HOMO能级比主体材料更高的超薄插入层,此超薄插入层起到捕捉大量空穴的作用,使得此超薄插入层位置空穴浓度增加,与电子复合形成的激子浓度也增加,从而达到改变主体材料中激子分布的效果。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明所述方法的原理图;
图2是本发明所述方法的一个较佳实例的有机电致发光二极管的结构示意图;
图3是本发明所述方法的具有图2中结构的有机电致发光二极管的光谱效果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
在本实施例中,有机电致发光二极管中的主体材料采用的是mCP,超薄插入层材料采用的是TAPC,该有机电致发光二极管采用超薄非掺杂发光层结构。
图1是本发明的原理图。其中,mCP作为有机电致发光二极管的主体材料,TAPC作为超薄插入层材料;超薄插入层材料TAPC的最高已占轨道(HOMO)能级比mCP的HOMO能级更高,由于空穴在HOMO能级上传导,在电场的作用下有向更高HOMO能级上转移的趋势,因此空穴被TAPC超薄插入层捕捉,在超薄插入层的位置的空穴浓度增加,与电子复合形成的激子浓度也升高。
图2为本发明的一个较佳实例的有机电致发光二极管的结构示意图。该有机电致发光二极管采用超薄非掺杂发光层,其中Firpic和红色掺杂质(RedDopant)分别作为蓝色和红色超薄非掺杂发光层,主体材料采用mCP,超薄插入层采用的是TAPC,Firpic层处于mCP层和TPBi层之间,RedDopant层处于mCP层之中。
本实例中的有机电致发光二极管的完整结构为:ITO/PEDOT:PSS(25nm)/TAPC(20nm)/mCP(9)//mCP(9)/TAPC(0或者1nm)/RedDopant(0.1)/mCP(6)/FIrpic(0.2)/TPBi(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm),其中20nm的TAPC和40nm的TPBi分别作为空穴传输层和电子传输层,ITO/PEDOT:PSS(25nm)作为阳极,LiF/Al作为阴极。
本实例中的超薄插入层TAPC与红色发光层RedDopant相邻,厚度为1nm,目的是在此处捕捉大量空穴使激子浓度升高,这可以通过观察有机电致发光二极管的光谱来判断效果,若采用TAPC超薄插入层以后看到红光成分的提升,即为TAPC超薄插入层的改变激子分布的作用。
图3是具有图2中结构的有机电致发光二极管的实例的光谱效果图。其中,1号器件没有超薄插入层TAPC,2号器件在RedDopant相邻处插入了1nm的TAPC。从光谱图可以看到,TAPC超薄插入层的引入极大提高了红光成分(峰值在600nm左右的成分),说明此超薄插入层起到了增加激子浓度的作用,实现了激子浓度分布的改变。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种改变有机电致发光二极管(OLED)中激子分布的方法,其特征在于,所述方法使用最高已占轨道(HighestOccupiedMolecularOrbit,HOMO)能级比所述主体材料的HOMO能级更高的材料或者最低未占轨道(LowestUnoccupiedMolecularOrbit,LUMO)能级比所述主体材料的LUMO能级更低的材料作为超薄插入层,所述超薄插入层捕捉大量载流子,从而改变有机电致发光二极管中的激子分布;所述超薄插入层位于所述主体材料之中或者与所述主体材料相邻。
2.如权利要求1所述的改变有机电致发光二极管中激子分布的方法,其特征在于,所述改变有机电致发光二极管中激子分布的方法还包括:
所述超薄插入层捕捉大量空穴,使得所述超薄插入层位置的空穴浓度增加,所述空穴与所述主体材料内的电子复合形成的激子浓度也增加;或者
所述超薄插入层捕捉大量电子,使得所述超薄插入层位置的电子浓度增加,所述电子与所述主体材料内的空穴复合形成的激子浓度也增加。
3.如权利要求1所述的改变有机电致发光二极管中激子分布的方法,其特征在于,所述主体材料为有机电致发光二极管中支持发光材料发光、传导空穴和电子的材料,包括电子传输型主体材料和空穴传输型主体材料。
4.如权利要求3所述的改变有机电致发光二极管中激子分布的方法,其特征在于,所述发光材料包括荧光发光材料和磷光发光材料;所述发光材料掺杂在所述主体材料中,或以超薄非掺杂发光层的形式存在。
5.如权利要求4所述的改变有机电致发光二极管中激子分布的方法,其特征在于,所述超薄非掺杂发光层指发光材料单独作为一层发光层,并不掺杂在主体材料中,厚度在0.01nm至5nm之间。
6.如权利要求3所述的改变有机电致发光二极管中激子分布的方法,其特征在于,所述电子传输型主体材料是电子传导率高于空穴传导率的材料,厚度在1nm至200nm之间;所述电子传输型主体材料包括Alq3、BPhen、Balq、BCP或TPBi。
7.如权利要求3所述的改变有机电致发光二极管中激子分布的方法,其特征在于,所述空穴传输型主体材料是空穴传导率高于电子传导率的材料,厚度在1nm至200nm之间;所述空穴传输型主体材料包括mCP、TCTA、TAPC、NPB、TmPyPB或MADN。
8.如权利要求1所述的改变有机电致发光二极管中激子分布的方法,其特征在于,所述超薄非掺杂发光层材料包括Bephen、TPBi、NPB、TAPC、TmPyPB或BCP。
9.如权利要求4所述的改变有机电致发光二极管中激子分布的方法,其特征在于,所述掺杂是指用所述发光材料通过热蒸镀或溶液制备法,与所述主体材料以掺杂比例混合制备到有机电致发光二极管中。
10.如权利要求9所述的改变有机电致发光二极管中激子分布的方法,其特征在于,所述掺杂比例在所述热蒸镀制备方法中指所述发光材料蒸镀速率与所述发光材料和所述主体材料总体蒸镀速率的百分比例;在所述溶液制备方法中是指所述发光材料的质量与所述发光材料和所述主体材料总质量的质量比;所述掺杂比例从0.01%至99.99%。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151118 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |