CN105591035A - 一种杂化白光有机电致发光器件 - Google Patents

Abstract

一种杂化白光有机电致发光器件，设置有基板、阳极、阴极以及介于阳极与阴极之间的功能层，功能层至少包含一蓝色荧光层、至少一层与蓝光形成互补色的磷光发光层和至少一层电荷生成层；至少存在一组隔开结构，隔开结构是指蓝色荧光层与磷光发光层之间通过至少一层电荷生成层隔开的结构；至少有一层蓝色荧光层的三线态能级高于至少一层磷光发光层的三线态能级。该杂化白光有机电致发光器件，蓝色荧光层的三线态能级高于磷光发光层的三线态能级，能有效利用器件的单线态激子和三线态激子，同时采用电荷生成层隔开设计，该杂化白光有机电致发光器件具有效率高、寿命长、稳定性好的特点。

Description

一种杂化白光有机电致发光器件

技术领域

本发明涉及用作显示和照明的白光有机电致发光器件技术领域，特别是涉及一种杂化白光有机电致发光器件。

背景技术

白光OLED(OrganicLightEmittingDiode)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，被认为是最理想的照明光源；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。白光OLED还可以结合彩色滤光膜实现彩色OLED显示。因此白光OLED受到越来越多学术界和工业界的关注。

白光OLED根据器件结构可以分为单发光层器件和多发光层器件。实现白光OLED器件的方法主要有两种：1）荧光白光OLED，即发光层全部由荧光材料组成的白光器件；2）磷光白光OLED，即发光层全部由磷光材料组成的白光器件。对于荧光白光OLED而言，其寿命虽然长，但是器件的效率一般都低于20lm/W，对磷光白光OLED而言，其效率虽然高，但是到目前为止还没有发现合适的蓝色磷光材料，导致器件的寿命较短。对于上述两种白光OLED器件各自存在的问题，可通过混合白光器件结构或者也称杂化白光器件（hybridwhiteOLED），即使用稳定蓝色荧光材料与其他颜色波段的磷光材料相结合实现白光。相对于荧光白光OLED和磷光白光OLED，杂化白光器件不仅寿命长，而且效率高。

专利CN103490017A公开了一种比较常用的商业化杂化白光结构，即在磷光发光层和荧光发光层之间设置一个间隔层。在该器件中，蓝色荧光材料的三线态能级低于磷光材料的三线态能级，需要用间隔层阻止磷光材料与荧光材料之间的能量转移，从而有效利用器件所产生的单线态激子和三线态激子，进而保证器件的高效率和高性能。然而，这种引入间隔层的做法使得器件结构复杂，而工艺成本较高。而随着高三线态能级蓝色荧光材料的商业化普及，这种结构也不适用于新的材料。

因此，针对现有技术不足，提供一种杂化白光有机电致发光器件以克服现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种杂化白光有机电致发光器件，具有结构简单、效率高、寿命长、稳定性好的特点。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

提供一种杂化白光有机电致发光器件，设置有基板、阳极、阴极以及介于所述阳极与所述阴极之间的功能层，所述功能层至少包含一蓝色荧光层、至少一层与蓝光形成互补色的磷光发光层和至少一层电荷生成层；

至少存在一组隔开结构，所述隔开结构是指蓝色荧光层与磷光发光层之间通过至少一层电荷生成层隔开的结构；

至少有一层蓝色荧光层的三线态能级高于至少一层磷光发光层的三线态能级；

蓝色荧光层中产生的单线激子为蓝色发光体俘获利用，蓝色荧光层中产生的三线态激子通过扩散机理转移至磷光发光层并被磷光发光层俘获。

上述蓝色荧光层的三线态能级为2.0eV—3.0eV。

上述蓝色荧光层的材料为NPB、4P-NPD或Bepp₂。

上述磷光发光层为与蓝光形成互补色的红、绿、黄、橙中的至少一种颜色。

上述电荷生成层包括叠设的n型层和p型层。

上述p型层的材料为酞菁铜、酞菁锌或酞菁氧钒、NPB、4P-NPD或者NPB掺杂F4-TCNQ或者NPB掺杂WO₃；

所述n型层的材料为十六氟酞菁铜、十六氟酞菁锌、F4-TCNQ、HAT-CN、WO₃、MoO₃、V₂O₅、Cs₂CO₃、LiF、Liq或者Bepp₂掺杂Cs₂CO₃或者TPBi掺杂LiF。

优选的，上述的杂化白光有机电致发光器件，相邻的蓝色荧光层和所述磷光发光层之间的有机功能层的总厚度不超过200nm。

优选的，上述的杂化白光有机电致发光器件，相邻的蓝色荧光层和所述磷光发光层之间的有机功能层的总厚度范围为5—50nm。

优选的，上述的杂化白光有机电致发光器件，在相邻的蓝色荧光层和电荷生成层之间还插设有第一电子传输层。

优选的，上述的杂化白光有机电致发光器件，在相邻的磷光发光层和电荷生成层之间还插设有第一空穴传输层。

优选的，上述的杂化白光有机电致发光器件，在阳极和所述功能层之间还设置有空穴注入层和第二空穴传输层，所述空穴注入层位于所述阳极和所述第二空穴传输层之间；

在阴极和所述功能层之间还设置有电子注入层和第二电子传输层，所述电子注入层位于所述阴极和所述第二电子传输层之间。

本发明的杂化白光有机电致发光器件，设置有基板、阳极、阴极以及介于所述阳极与所述阴极之间的功能层，所述功能层至少包含一蓝色荧光层、至少一层与蓝光形成互补色的磷光发光层和至少一层电荷生成层；至少存在一组隔开结构，所述隔开结构是指蓝色荧光层与磷光发光层之间通过至少一层电荷生成层隔开的结构；至少有一层蓝色荧光层的三线态能级高于至少一层磷光发光层的三线态能级；蓝色荧光层中产生的单线激子为蓝色发光体俘获利用，蓝色荧光层中产生的三线态激子通过扩散机理转移至磷光发光层并被磷光发光层俘获。该杂化白光有机电致发光器件，蓝色荧光层的三线态能级高于磷光发光层的三线态能级，不需要间隔层，简化了器件结构，该杂化白光有机电致发光器件具有效率高、寿命长、稳定性好的特点。

附图说明

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明一种杂化白光有机电致发光器件实施例３的结构示意图。

图2是本发明一种杂化白光有机电致发光器件实施例４的结构示意图。

在图1至图2中，包括：

基板01、阳极02、蓝色荧光层03、电荷生成层04、

磷光发光层05、阴极06、

第一电子传输层07、第一空穴传输层08、

空穴注入层09、电子注入层10、

第二空穴传输层11、第二电子传输层12。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1。

一种杂化白光有机电致发光器件，设置有基板、阳极、阴极以及介于阳极与阴极之间的功能层，功能层至少包含一蓝色荧光层、至少一层与蓝光形成互补色的磷光发光层和至少一层电荷生成层。该杂化白光有机电致发光器件至少存在一组隔开结构，隔开结构是指蓝色荧光层与磷光发光层之间通过至少一层电荷生成层隔开的结构。

该杂化白光有机电致发光器件至少有一层蓝色荧光层的三线态能级高于至少一层磷光发光层的三线态能级。

该杂化白光有机电致发光器件，蓝色荧光层中产生的单线激子为蓝色发光体俘获利用，蓝色荧光层中产生的三线态激子通过扩散机理转移至磷光发光层并被磷光发光层俘获，从而使激子得到有效利用，提高效率。该杂化白光有机电致发光器件，利用激子动力学原理，能够有效利用器件的单线太激子和三线态激子，使激子的利用率达到100%，大大提高器件的效率。

其中，蓝色荧光层的三线态能级为2.0eV—3.0eV。蓝色荧光层的材料为高三线态材料，优选为NPB、4P-NPD或Bepp₂。

磷光发光层为与蓝光形成互补色的红、绿、黄、橙中的至少一种颜色。

具体的，电荷生成层包括叠设的n型层和p型层。p型层的材料可为酞菁铜、酞菁锌或酞菁氧钒、NPB、4P-NPD等一种成分的材料，也可以为p型掺杂所构成的的p型层，如NPB掺杂F4-TCNQ或者NPB掺杂WO₃。n型层的材料可以为十六氟酞菁铜、十六氟酞菁锌、F4-TCNQ、HAT-CN、WO₃、MoO₃、V₂O₅、Cs₂CO₃、LiF、Liq等一种成分的材料，也可以为n型掺杂所构成的ｎ型层，如Bepp₂掺杂Cs₂CO₃或者TPBi掺杂LiF。

该杂化白光有机电致发光器件，相邻的蓝色荧光层和磷光发光层之间的有机功能层的总厚度不超过200nm，优选总厚度范围为5—50nm。

该杂化白光有机电致发光器件，基板可为常规玻璃、柔性超薄玻璃或是聚酯类、聚酰亚胺类化合物中的一种材料，或是表面经过准硅化处理的聚酯类、聚酰亚胺类化合物。

阳极由金属氧化物或者高功函数金属或者导电聚合物或者单质碳类导电层制备而成。当所述阳极设置为由金属氧化物制备而成时，金属氧化物具体为氧化铟锡、氧化锌、氧化铟锌或者氧化镓锌；当阳极设置为由高功函数金属制备而成时，高功函数金属具体设置为金或者铂；当阳极设置为由单质碳类导电层制备而成时，单质碳类导电层设置为碳纳米管或石墨烯导电层。

阴极设置为由功函数小于3eV的低功函数金属结合铝、银制备的双层电极或者制备的共混电极；或者由碱金属化合物或碱土金属化合物结合铝、银制备的双层电极。

该杂化白光有机电致发光器件，蓝色荧光层的三线态能级高于磷光发光层的三线态能级，蓝色荧光层中产生的单线激子为蓝色发光体俘获利用，蓝色荧光层中产生的三线态激子通过扩散机理转移至磷光发光层并被磷光发光层俘获，因此，不需要间隔层，简化了器件结构。同时杂化白光结构与串联结构相结合，该杂化白光有机电致发光器件具有效率高、寿命长、稳定性好的特点。

实施例２。

一种杂化白光有机电致发光器件，其它结构与实施例１相同，不同之处在于：在相邻的蓝色荧光层和电荷生成层之间还插设有第一电子传输层，在相邻的磷光发光层和电荷生成层之间还插设有第一空穴传输层。此外，该杂化白光有机电致发光器件，在阳极和功能层之间还设置有空穴注入层和第二空穴传输层，空穴注入层位于阳极和第二空穴传输层之间。该杂化白光有机电致发光器件，在阴极和功能层之间还设置有电子注入层和第二电子传输层，电子注入层位于阴极和第二电子传输层之间。

该杂化白光有机电致发光器件，蓝色荧光层的三线态能级高于磷光发光层的三线态能级，因此，不需要间隔层，简化了器件结构。该杂化白光有机电致发光器件具有效率高、寿命长、稳定性好的特点。

实施例3。

一种杂化白光有机电致发光器件，如图１所示，设置有基板01、阳极02、阴极06以及介于阳极02与阴极06之间的功能层，功能层包含一蓝色荧光层03、一层与蓝光形成互补色的磷光发光层05和一层电荷生成层04。该杂化白光有机电致发光器件存在一组隔开结构，隔开结构中蓝色荧光层03与磷光发光层05之间通过电荷生成层04隔开。

蓝色荧光层03的三线态能级高于磷光发光层05的三线态能级。该杂化白光有机电致发光器件，蓝色荧光层03中产生的单线激子为蓝色发光体俘获利用，蓝色荧光层03中产生的三线态激子通过扩散机理转移至磷光发光层05并被磷光发光层05俘获，从而使激子得到有效利用，提高效率。该杂化白光有机电致发光器件，利用激子动力学原理，能够有效利用器件的单线太激子和三线态激子，使激子的利用率达到100%，大大提高器件的效率。

其中，蓝色荧光层03的三线态能级为2.0eV—3.0eV。蓝色荧光层03的材料为高三线态材料，优选为NPB、4P-NPD或Bepp₂。

磷光发光层05为与蓝光形成互补色的红、绿、黄、橙中的至少一种颜色。

具体的，电荷生成层04包括叠设的n型层和p型层。p型层的材料可为酞菁铜、酞菁锌或酞菁氧钒、NPB、4P-NPD等一种成分的材料，也可以为p型掺杂所构成的的p型层，如NPB掺杂F4-TCNQ或者NPB掺杂WO₃。n型层的材料可以为十六氟酞菁铜、十六氟酞菁锌、F4-TCNQ、HAT-CN、WO₃、MoO₃、V₂O₅、Cs₂CO₃、LiF、Liq等一种成分的材料，也可以为n型掺杂所构成的ｎ型层，如Bepp₂掺杂Cs₂CO₃或者TPBi掺杂LiF。

该杂化白光有机电致发光器件，相邻的蓝色荧光层03和磷光发光层05之间的有机功能层的总厚度不超过200nm，优选总厚度范围为5—50nm。

该杂化白光有机电致发光器件，蓝色荧光层03的三线态能级高于磷光发光层05的三线态能级，蓝色荧光层03中产生的单线激子为蓝色发光体俘获利用，蓝色荧光层03中产生的三线态激子通过扩散机理转移至磷光发光层05并被磷光发光层05俘获，因此，不需要间隔层，简化了器件结构。同时杂化白光结构与串联结构相结合，该杂化白光有机电致发光器件的器件效率可以达到100%，具有效率高、寿命长、稳定性好的特点。

需要说明的是，本实施例中的蓝色荧光层为一层，也可设置为由多层子蓝色荧光层叠设构成整体蓝色荧光层。本示例中的磷光发光层为一层，也可以为由多层子磷光发光层叠设构成整体磷光发光层。本实施例中电荷生成层为一层，也可以设置为由多层子电荷生成层叠设构成整体电荷生成层。

需要说明的是，本实施例中设置有一组隔开结构，也可以在阳极与阴极之间叠设多组隔开结构。

实施例４。

一种杂化白光有机电致发光器件，其它结构与实施例３相同，不同之处在于：如图２所示，在相邻的蓝色荧光层03和电荷生成层04之间还插设有第一电子传输层07，在相邻的磷光发光层05和电荷生成层04之间还插设有第一空穴传输层08。此外，该杂化白光有机电致发光器件，在阳极02和功能层之间还设置有空穴注入层09和第二空穴传输层11，空穴注入层09位于阳极02和第二空穴传输层11之间。该杂化白光有机电致发光器件，在阴极06和功能层之间还设置有电子注入层10和第二电子传输层12，电子注入层10位于阴极06和第二电子传输层12之间。

该杂化白光有机电致发光器件，蓝色荧光层03的三线态能级高于磷光发光层05的三线态能级，因此，不需要间隔层，简化了器件结构。该杂化白光有机电致发光器件器件效率可以达到100%，具有效率高、寿命长、稳定性好的特点。

实施例５。

为了对本发明的效果进行验证，制备具体样品进行性能对比，所采用的原料如下：

ITO：氧化铟锡；

HAT-CN：2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯；

LiF：氟化锂；

MoO₃：氧化钼；

CsCO₃：碳酸铯；

Al：铝；

Bebq₂：双(10-羟基苯并喹啉)铍；

Ir(MDQ)₂(acac)：(乙酰丙酮)双(2-甲基二苯并[F,H]喹喔啉)合铱；

NPB：(N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺)；

ITO：氧化铟锡；

TAPC：二[4-(N,N-二甲苯基-氨基)苯基]环己烷；

Bepp₂：双(2-(2-酚基)吡啶)铍；

Ir(ppy)3：三(2-苯基吡啶)合铱

CBP：4,4’-N,N-二咔唑-联苯；

(MPPZ)₂Ir(acac)：嘧啶铱配合物二(2—苯基嘧啶)乙酰丙酮铱；

mPyPB：1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯。

采用如下方法制备如图2的杂化白光有机电致发光器件：

1.在衬底01上制备ITO薄膜作为阳极02；

2.再在阳极02上制备400?的HAT-CN作为空穴注入层09；

3.在上述空穴注入层09上制备200?厚度的NPB薄膜作为第二空穴传输层11；

4.在上述第二空穴传输层11上制备300?厚度4P-NPD薄膜作为蓝色荧光层03；

5.在上述蓝色荧光层03上制备100?厚度的TmPyPB薄膜缓冲层；

6.在上述缓冲层上制备100?厚度的TmPyPB:Cs₂CO₃做第一电子传输层07；

7.在上述第一电子传输层07上制备400?厚度的HAT-CN作为电荷生成层04；

8.在上述电荷生成层04上制备200?厚度NPB作为第一空穴传输层08；

9.在上述第一空穴传输层08上制备100?厚度、掺杂2%Ir(MDQ)₂(acac)的Bebq₂薄膜作为磷光发光层05；

10.在上述磷光发光层05上制备250?的Bebq₂薄膜作为第二电子传输层12；

11.在上述第二电子传输层12上制备10?的LiF薄膜作为电子注入层10；

12.在上述电子注入层10上制备2000?的Al薄膜作为阴极06。

所制备器件的结构为：

ITO/HAT-CN(400?)/NPB(200?)/4P-NPD(300?)/TmPyPB(100?)/TmPyPB:Cs₂CO₃(100?，20%)/HAT-CN(400?)/NPB(200?)/Bebq₂:Ir(MDQ)₂(acac)（100?，2%）/Bebq₂(250?)/LiF(10?)/Al(2000?)。

该杂化白光有机电致发光器件，蓝色荧光层的三线态能级高于磷光发光层的三线态能级，蓝色荧光发光单元中产生的单线态激子为蓝色发光体俘获利用，而三线态激子通过扩散机理转移至磷光发光单元，为其俘获，从而使激子能得到有效利用，提高效率。

本发明的有机电致发光器件，由于使用激子动力学原理，能够有效利用器件的单线态激子和三线态激子，使激子的利用率达到100%，故能够大大提高器件的效率。该杂化白光有机电致发光器件具有效率高、寿命长、稳定性好的特点。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：设置有基板、阳极、阴极以及介于所述阳极与所述阴极之间的功能层，所述功能层至少包含一蓝色荧光层、至少一层与蓝光形成互补色的磷光发光层和至少一层电荷生成层；

至少存在一组隔开结构，所述隔开结构是指蓝色荧光层与磷光发光层之间通过至少一层电荷生成层隔开的结构；

至少有一层蓝色荧光层的三线态能级高于至少一层磷光发光层的三线态能级；

蓝色荧光层中产生的单线激子为蓝色发光体俘获利用，蓝色荧光层中产生的三线态激子通过扩散机理转移至磷光发光层并被磷光发光层俘获。

2.根据权利要求1所述的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：蓝色荧光层的三线态能级为2.0eV—3.0eV。

3.根据权利要求2所述的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：蓝色荧光层的材料为NPB、4P-NPD或Bepp₂。

4.根据权利要求3所述的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述磷光发光层为与蓝光形成互补色的红、绿、黄、橙中的至少一种颜色。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述电荷生成层包括叠设的n型层和p型层；

所述p型层的材料为酞菁铜、酞菁锌或酞菁氧钒、NPB、4P-NPD或者NPB掺杂F4-TCNQ或者NPB掺杂WO₃；

所述n型层的材料为十六氟酞菁铜、十六氟酞菁锌、F4-TCNQ、HAT-CN、WO₃、MoO₃、V₂O₅、Cs₂CO₃、LiF、Liq或者Bepp₂掺杂Cs₂CO₃或者TPBi掺杂LiF。

6.根据权利要求4所述的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：相邻的蓝色荧光层和所述磷光发光层之间的有机功能层的总厚度不超过200nm。

7.根据权利要求6所述的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：相邻的蓝色荧光层和所述磷光发光层之间的有机功能层的总厚度范围为5—50nm。

8.根据权利要求7所述的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：在相邻的蓝色荧光层和电荷生成层之间还插设有第一电子传输层。

9.根据权利要求8所述的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：在相邻的磷光发光层和电荷生成层之间还插设有第一空穴传输层。

10.根据权利要求8所述的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：在阳极和所述功能层之间还设置有空穴注入层和第二空穴传输层，所述空穴注入层位于所述阳极和所述第二空穴传输层之间；

在阴极和所述功能层之间还设置有电子注入层和第二电子传输层，所述电子注入层位于所述阴极和所述第二电子传输层之间。