CN105489783A - 非掺杂白光有机电致发光器件 - Google Patents

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罗东向
刘佰全
彭琦
兰林锋
黄林轶
胡坚耀
徐华伟
陈玉明
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    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
    • H10K50/131—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit with spacer layers between the electroluminescent layers

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Abstract

本发明涉及一种非掺杂白光有机电致发光器件，包括依次层叠的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、有机功能层、电子传输层、电子注入层和阴极，所述有机功能层包括依次层叠的蓝光层和红光层，所述蓝光层包括至少一层非掺杂蓝色荧光层，所述红光层包括至少一层非掺杂红色磷光层，所述蓝光层层叠于所述空穴传输层之上，所述蓝光层和红光层之间设置有非掺杂间隔层，所述非掺杂间隔层为电子型材料层，且所述非掺杂间隔层的三线态能级高于所述非掺杂蓝色荧光层和非掺杂红色磷光层的三线态能级。该器件在保证具有CRI>90的特性的同时，简化了器件结构，通过非掺杂技术即能够完成器件制作，提高制作重复性和生产效率，利于器件的商业化。

Description

非掺杂白光有机电致发光器件
技术领域
本发明涉及光电技术领域，特别是涉及非掺杂白光有机电致发光器件。
背景技术
白光OLED(OrganicLightEmittingDiode)亦称白光有机电致发光器件(organicelectroluminescencedevices，OELDs)，属于平面发光器件，具备超薄、形状选择度大、适合作为大面积发光光源、无需散热、加工简单等优点，被认为是下一代理想的照明光源。同时，白光OLED还可以替代普通LED光源，作为现代主流液晶显示器的背光源，实现超薄液晶显示，还可以结合彩色滤光膜实现彩色OLED显示，并且白光OLED还可以制备成柔性器件，更好的服务于人类生活。因此白光OLED受到越来越多学术界和工业界的关注。
显色指数(colorrenderingindex，CRI)则是指光源对物体的显色能力，也就是颜色逼真的程度。白炽灯和太阳光的CRI被定义为100，为理想的标准光源。2002年，美国普林斯顿大学的D’Andrade等人首次报道了WOLED的CRI这一性能参数，并且通过优化器件结构得到的CRI可以高达83。尽管对于全彩OLED显示而言，CRI不是一个关键性的参数，但是其对照明光源而言是至关重要的。
为了满足普通的照明需求，光源的CRI必须大于80。为了得到某些特殊用途，则需要光源的CRI大于90，而目前CRI>90的OLED器件，几乎全部采用掺杂技术完成。如现有技术公开一种暖白色OLED器件，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；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CRI达到80以上的OLED；另一现有技术将两个白光发光单元进行组合，利用5种发光材料获得了超高CRI为98的OLED。
虽然陆续的有了CRI>90的OLED报道，但是其数量依然屈指可数。此外，这些器件几乎都是采用掺杂技术制备，这无疑使器件的结构复杂化，制备工艺要求大大提高。并且，由于掺杂技术中对客体的浓度控制严格且精确化，所报道的具有CRI>90的OLED的重复性将会受到大大的影响。
发明内容
基于此，有必要提供一种CRI>90，发光效率高，且结构简单，制作重复性好的非掺杂白光有机电致发光器件。
一种非掺杂白光有机电致发光器件，包括依次层叠的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、有机功能层、电子传输层、电子注入层和阴极，所述有机功能层包括依次层叠的蓝光层和红光层，所述蓝光层包括至少一层非掺杂蓝色荧光层，所述红光层包括至少一层非掺杂红色磷光层，所述蓝光层层叠于所述空穴传输层之上，所述蓝光层和红光层之间设置有非掺杂间隔层，
所述非掺杂间隔层为电子型材料层，且所述非掺杂间隔层的三线态能级高于所述非掺杂蓝色荧光层和非掺杂红色磷光层的三线态能级。
本发明所述电子型材料是指电子迁移率大于本身空穴迁移率的材料。
本发明所述非掺杂白光有机电致发光器件，采用通过非掺杂间隔层间隔开的非掺杂蓝色荧光层和非掺杂红色磷光层的层叠结构，且保证所述非掺杂间隔层的三线态能级需高于发光材料的三线态能级，以防激子会被淬灭。该结构能有效保证蓝光的出射，从而得到白光，并且该非掺杂间隔层具有阻止浓度淬灭的功能，保证器件的高效率，还能有效对发光层之间能量转移进行抑制，使得器件的单线态激子和三线态激子更好的分离。此外，该非掺杂间隔层也可以起到调节色温的作用。
由此，采用上述结构的器件，在保证具有CRI>90，发光效率高的特性的同时，简化了器件结构，通过非掺杂技术即能够完成器件制作，非常有效的简化了器件的制作工艺，提高制作重复性和生产效率，并降低生产成本，利于器件的商业化。
在其中一个实施例中，所述非掺杂蓝色荧光层的三线态能级大于等于所述非掺杂红色磷光层的三线态能级。由此，未被蓝光层利用的三线态激子也能通过扩散机理传输到红光层中，可以进一步的俘获激子，增加器件的效率。
在其中一个实施例中，所述非掺杂蓝色荧光层的三线态能级大于等于2.0eV；所述非掺杂红色磷光层的三线态能级小于等于2.0eV。
在其中一个实施例中，所述非掺杂蓝色荧光层的厚度为0.01-40nm；所述非掺杂红色磷光层的厚度为0.01-50nm；所述非掺杂间隔层的厚度为0.1-15nm。
在其中一个实施例中，所述非掺杂蓝色荧光层的厚度为0.1-15nm；所述非掺杂红色磷光层的厚度为0.1-20nm，优选为0.1-1nm；所述非掺杂间隔层的厚度为1-6nm。
在其中一个实施例中，所述非掺杂蓝色荧光层的出射光波长小于500nm，使得器件可以获得蓝色光谱；所述非掺杂红色磷光层的出射光波长大于585nm，使得器件可以获得红色光谱。
在其中一个实施例中，所述非掺杂蓝色荧光层的材料为：
DSA-ph(p-bis(p-N,N-diphenyl-aminostyryl)-benzene)、
DPVBi(4,4′-Bis(2,2-diphenylvinyl)-1,1′-bipheny)、
DPAVBi(4,4-bis[2-4-(N,N-diphenylamino)phenylvinyl]biphenyl)、
BTPEAn(9,10-Bis[4-(1,2,2-triphenylvinyl)phenyl]anthracene)、
NPB(N,N′-Di(naphthalen-1-yl)-N,N′diphenyl-benzidine)、
4P-NPD(N,N'-di-1-naphthalenyl-N,N'-diphenyl-[1,1':4',1”:4”,1”'-qua-terphenyl]-4,4”'-diamine)、
α-NPD(N,N'-bis(1-naphthol)1,1'-biphenyl-4,4'diamine)、
NPD(N,N-di-1-naphthyl-N,N-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine)或
TPD(N′-diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4-diamine)；
所述非掺杂红色磷光层的材料为Ir(piq)3(tris(1-pheny-lisoquinolinolato-C2,N)iridium(III))或
Ir(MDQ)2(acac)(bis(2-methyldibenzo[f,h]-quinoxaline)(acetylacetonate)iridium(III))；
所述非掺杂间隔层的材料为Bepp2(bis(2(2′-hydroxyphenyl)pyridine)beryllium)、
TPBi(1,3,5-tris(2-N-phenylbenzimidazolyl)benzene)、
TmPyPB(1,3,5-tri(m-pyrid-3-yl-phenyl)benzene)、
Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)、
BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)、
TAZ(3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-triazole)、
OXD-7(1,3-bis[(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazolyl]phenylene)、
3TPYMB(Tris-[3-(3-pyridyl)mesityl]borane)、
SPPO1(2-(diphenylphosphoryl)spirofluorene)、
UGH1(diphenyldi(o-tolyl)silane)、
UGH2(p-bis(triphenylsilyl)benzene)、
UGH3(m-bis(triphenylsilyl)benzene)、
UGH4(9,9'-spirobisilaanthracene)或
Nbphen(2,9-bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)。
在其中一个实施例中，所述红光层还包括与所述非掺杂红色磷光层层叠设置的非掺杂绿色磷光发光层和/或非掺杂黄色磷光发光层，所述非掺杂红色磷光层与所述非掺杂绿色磷光发光层和/或非掺杂黄色磷光发光层之间设置或不设置第二非掺杂间隔层。
在其中一个实施例中，所述第二非掺杂间隔层为双极性材料层(如CBP(4,4′-N,N′-dicarbazole-byphenyl)、26DCzPPy(2,6-bis(3-(carbazol-9-yl)phenyl)pyridine))或电子型材料层，且所述第二非掺杂间隔层的三线态能级高于所述非掺杂红色磷光层的三线态能级。
在其中一个实施例中，所述非掺杂绿色磷光发光层的出射光波长为500-545nm；所述非掺杂黄色磷光层的出射光波为545-585nm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述非掺杂白光有机电致发光器件，通过采用非掺杂间隔层间隔开多色有机发光材料的层叠结构，在保证器件具有CRI>90，发光效率高的特性的同时，简化了器件结构，通过非掺杂技术即能够完成器件制作，非常有效的简化了器件的制作工艺，提高制作重复性和生产效率，并降低生产成本，利于器件的商业化。
附图说明
图1为本发明实施例1所述非掺杂白光有机电致发光器件结构示意图；
图2为本发明实施例1所述非掺杂白光有机电致发光器件的另一结构示意图；
图3为本发明实施例2所述非掺杂白光有机电致发光器件结构示意图；
图4为本发明实施例3所述非掺杂白光有机电致发光器件结构示意图；
图5为本发明实施例3所述非掺杂白光有机电致发光器件的另一结构示意图；
图6为本发明实施例4所述非掺杂白光有机电致发光器件结构示意图；
图7为本发明实施例4所述非掺杂白光有机电致发光器件的另一结构示意图；
图8为本发明实施例5所述非掺杂白光有机电致发光器件结构示意图；
图9为本发明实施例5所述非掺杂白光有机电致发光器件的另一结构示意图；
图10为图1所示非掺杂白光有机电致发光器件的性能测试结果。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的非掺杂白光有机电致发光器件作进一步详细的说明。
实施例1
一种非掺杂白光有机电致发光器件，结构如图1所示，包括依次层叠的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层(包括空穴传输层1和空穴传输层2)、有机功能层、电子传输层、电子注入层和阴极，所述有机功能层包括依次层叠的非掺杂蓝色荧光层、非掺杂间隔层、非掺杂黄色磷光层、第二非掺杂间隔层和非掺杂红色磷光层，其中，
上述基板为玻璃；
上述阳极为氧化铟锡(ITO)薄膜；
上述空穴注入层为100nm厚的2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯(HAT-CN)薄膜；
上述空穴传输层1为15nm厚的(N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺)(NPB)薄膜；
上述空穴传输层2为5nm厚的4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺(TAPC)薄膜；
上述非掺杂蓝色荧光层为0.5nm厚的DSA-ph薄膜，三线态能级为2.3eV，出射光波长为465nm；
上述非掺杂间隔层为电子型材料层，具体为3.5nm厚的Bepp2薄膜，三线态能级为2.6eV；
上述非掺杂黄色磷光层为0.9nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)(bis(2-phenyl-4,5-dimethylpyridinato)[2-(biphenyl-3-yl)pyridinato]iridium(III))薄膜，三线态能级为<2.25eV，出射光波长为555nm；
上述第二非掺杂间隔层为电子型材料层，具体为3.5nm厚的Bepp2薄膜，三线态能级为2.6eV；
上述非掺杂红色磷光层为0.5nm厚的Ir(piq)3薄膜，三线态能级为2.0eV，出射光波长为630nm；
上述电子传输层为35nm厚的3,3'-[5'-[3-(3-吡啶基)苯基][1,1':3',1”-三联苯]-3,3”-二基]二吡啶(TmPyPB)薄膜；
上述电子注入层为1nm厚的氟化锂(LiF)薄膜；
上述阴极为200nm厚的铝(Al)薄膜。
可以理解的是，该非掺杂白光有机电致发光器件，可以不设置上述第二非掺杂间隔层，结构如图2所示。
该非掺杂白光有机电致发光器件通过以下方法制备：
1、在基板上以溅射方法制备阳极；
2、再在阳极上以真空蒸镀方法依次制备空穴注入层、空穴传输层1、空穴传输层2、非掺杂蓝色荧光层、非掺杂间隔层、非掺杂黄色磷光层、第二非掺杂间隔层、非掺杂红色磷光层、电子传输层、电子注入层和阴极。
实施例2
本实施例一种非掺杂白光有机电致发光器件，结构如图3所示，结构和材料类似实施例1，区别在于：所述有机功能层包括依次层叠的非掺杂蓝色荧光层、非掺杂间隔层和非掺杂红色磷光层，其中，
上述非掺杂蓝色荧光层为0.1nm厚的DPAVBi薄膜，三线态能级为2.0eV，出射光波长为470nm；
上述非掺杂间隔层为电子型材料层，具体为1nm厚的UGH1薄膜，三线态能级为2.8eV；
上述非掺杂红色磷光层为0.1nm厚的Ir(MDQ)2(acac)薄膜，三线态能级为2.0eV，出射光波长为620nm。
实施例3
本实施例一种非掺杂白光有机电致发光器件，结构如图4所示，结构和材料类似实施例1，区别在于：所述有机功能层包括依次层叠的非掺杂蓝色荧光层、非掺杂间隔层、非掺杂绿色磷光层、第二非掺杂间隔层和非掺杂红色磷光层，其中，
上述非掺杂蓝色荧光层为10nm厚的NPD薄膜，三线态能级为2.3eV，出射光波长为450nm；
上述非掺杂间隔层为电子型材料层，具体为6nm厚的OXD-7薄膜，三线态能级为2.9eV；
上述非掺杂绿色磷光层为0.2nm厚的Ir(ppy)3薄膜，三线态能级为2.4eV，出射光波长为510nm；
上述第二非掺杂间隔层为双极性材料层，具体为6nm厚的CBP薄膜，三线态能级为2.9eV；
上述非掺杂红色磷光层为0.2nm厚的Ir(MDQ)2(acac)薄膜，三线态能级为2.0eV，出射光波长为620nm。
可以理解的是，该非掺杂白光有机电致发光器件，可以不设置上述第二非掺杂间隔层，结构如图5所示。
实施例4
本实施例一种非掺杂白光有机电致发光器件，结构如图6所示，结构和材料类似实施例1，区别在于：所述有机功能层包括依次层叠的非掺杂蓝色荧光层、非掺杂间隔层、非掺杂红色磷光层、第二非掺杂间隔层和非掺杂绿色磷光层，其中，
上述非掺杂蓝色荧光层为5nm厚的BTPEAn薄膜，三线态能级为2.0eV，出射光波长为467nm；
上述非掺杂间隔层为电子型材料层，具体为4nm厚的3TPYMB薄膜，三线态能级为2.75eV；
上述非掺杂红色磷光层为0.5nm厚的Ir(piq)3薄膜，三线态能级为2.0eV，出射光波长为630nm；
上述第二非掺杂间隔层为电子型材料层，具体为4nm厚的3TPYMB薄膜，三线态能级为2.75eV；
上述非掺杂绿色磷光层为0.2nm厚的Ir(ppy)3薄膜，三线态能级为2.4eV，出射光波长为510nm；
可以理解的是，该非掺杂白光有机电致发光器件，可以不设置上述第二非掺杂间隔层，结构如图7所示。
实施例5
本实施例一种非掺杂白光有机电致发光器件，结构如图8所示，结构和材料类似实施例1，区别在于：所述有机功能层包括依次层叠的非掺杂蓝色荧光层、非掺杂间隔层、非掺杂红色磷光层、第二非掺杂间隔层和非掺杂黄色磷光层，其中，
上述非掺杂蓝色荧光层为8nm厚的TPD薄膜，三线态能级为2.3eV，出射光波长为450nm；
上述非掺杂间隔层为电子型材料层，具体为3nm厚的TmPyPB薄膜，三线态能级为2.75eV；
上述非掺杂红色磷光层为0.2nm厚的Ir(piq)3薄膜，三线态能级为2.0eV，出射光波长为630nm；
上述第二非掺杂间隔层为电子型材料层，具体为3nm厚的TmPyPB薄膜，三线态能级为2.75eV；
上述非掺杂黄色磷光层为0.9nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜，三线态能级为<2.25eV，出射光波长为555nm。
可以理解的是，该非掺杂白光有机电致发光器件，可以不设置上述第二非掺杂间隔层，结构如图9所示。
对结构如图1-9所示的非掺杂白光有机电致发光器件的性能进行检测，图1所示非掺杂白光有机电致发光器件的光谱特性图如图10所示，可知在100cd/m2亮度下，其CRI高达91.1；相同条件下，其余图2-9所示非掺杂白光有机电致发光器件的CRI依次为91.5，90.1，92，93.2，91.4，91.6，91，91.2。由此说明本发明所述非掺杂白光有机电致发光器件结构能够非常有效的产生CRI>90的白光。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种非掺杂白光有机电致发光器件，其特征在于，包括依次层叠的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、有机功能层、电子传输层、电子注入层和阴极，所述有机功能层包括依次层叠的蓝光层和红光层，所述蓝光层包括至少一层非掺杂蓝色荧光层，所述红光层包括至少一层非掺杂红色磷光层，所述蓝光层层叠于所述空穴传输层之上，所述蓝光层和红光层之间设置有非掺杂间隔层，
所述非掺杂间隔层为电子型材料层，且所述非掺杂间隔层的三线态能级高于所述非掺杂蓝色荧光层和非掺杂红色磷光层的三线态能级。
2.根据权利要求1所述的非掺杂白光有机电致发光器件，其特征在于，所述非掺杂蓝色荧光层的三线态能级大于等于所述非掺杂红色磷光层的三线态能级。
3.根据权利要求2所述的非掺杂白光有机电致发光器件，其特征在于，所述非掺杂蓝色荧光层的三线态能级大于等于2.0eV；所述非掺杂红色磷光层的三线态能级小于等于2.0eV。
4.根据权利要求1所述的非掺杂白光有机电致发光器件，其特征在于，所述非掺杂蓝色荧光层的厚度为0.01-40nm；所述非掺杂红色磷光层的厚度为0.01-50nm；所述非掺杂间隔层的厚度为0.1-15nm。
5.根据权利要求5所述的非掺杂白光有机电致发光器件，其特征在于，所述非掺杂蓝色荧光层的厚度为0.1-15nm；所述非掺杂红色磷光层的厚度为0.1-20nm；所述非掺杂间隔层的厚度为1-6nm。
6.根据权利要求1所述的非掺杂白光有机电致发光器件，其特征在于，所述非掺杂蓝色荧光层的出射光波长小于500nm；所述非掺杂红色磷光层的出射光波长大于585nm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的非掺杂白光有机电致发光器件，其特征在于，所述非掺杂蓝色荧光层的材料为DSA-ph、DPVBi、DPAVBi、BTPEAn、NPB、4P-NPD、α-NPD、NPD或TPD；所述非掺杂红色磷光层的材料为Ir(piq)3或Ir(MDQ)2(acac)；所述非掺杂间隔层的材料为Bepp2、TPBi、TmPyPB、Bphen、BCP、TAZ、OXD-7、3TPYMB、SPPO1、UGH1、UGH2、UGH3、UGH4或NBphen。
8.根据权利要求1-6任一项所述的非掺杂白光有机电致发光器件，其特征在于，所述红光层还包括与所述非掺杂红色磷光层层叠设置的非掺杂绿色磷光发光层和/或非掺杂黄色磷光发光层，所述非掺杂红色磷光层与所述非掺杂绿色磷光发光层和/或非掺杂黄色磷光发光层之间设置或不设置第二非掺杂间隔层。
9.根据权利要求8所述的非掺杂白光有机电致发光器件，其特征在于，所述第二非掺杂间隔层为双极性或电子型材料层，且所述第二非掺杂间隔层的三线态能级高于所述非掺杂红色磷光层的三线态能级。
10.根据权利要求8所述的非掺杂白光有机电致发光器件，其特征在于，所述非掺杂绿色磷光发光层的出射光波长为500-545nm；所述非掺杂黄色磷光层的出射光波为545-585nm。
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