CN106410053A - 一种白光有机电致发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种白光有机电致发光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的第一电极层、发光层和第二电极层，所述发光层包括发光主体材料和磷光染料，所述发光主体材料为三线态能级T1 H＞2.7eV的双极性热活化延迟荧光材料，所述双极性热活化延迟荧光材料和所述磷光染料所发出的光形成白光。本发明使用高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光(TADF)材料做主体，橙色/黄色/红色+绿色磷光材料做客体或高三线态橙色双极性热活化延迟荧光(TADF)材料做主体，蓝色磷光染料做客体制备OLED器件，可获得低驱动电压的长寿高效器件。

Description

一种白光有机电致发光器件
技术领域
本发明涉及有机电致发光器件技术领域，具体涉及采用热活化延迟荧光材料与磷光染料组合使用发出白光的有机电致发光器件。
背景技术
经过近三十年的发展，有机电致发光器件(英文全称为Organic Light EmittingDevice，简称为OLED)作为下一代照明和显示技术，具有色域宽、响应快、广视角、无污染、高对比度、平面化等优点，已经在照明和显示上得到一定程度的应用。受电致发光材料自身发光光谱的制约，单一的电致发光材料往往无法实现包括白光等在内的特定的目标光谱。若想通过单色电致发光材料实现白光等，调节发光器件出射光谱是常用方法之一，即在器件的出光一侧引入含有荧光粉等颜色转换材料的颜色转换层。但是由于光转换效率低，荧光颜色转换层的厚度较厚，这不仅需要消耗较多的光转换材料，同时也大大降低了出光效率。
CN200410078651.9公开了一种全色有机电致发光器件，在像素单元上面设置一层共用蓝光层以避免空穴阻挡层的设置，从而减少一道掩膜蒸镀工序，有效降低了工艺成本。然而，为了保证红、绿子像素发出的光谱中不含蓝光成分，通常对发光材料的能级有所限定，该文献中，限定蓝光材料的HOMO能级不低于5.5eV，大大限制了蓝光材料的选择范围。
为了简化工艺，人们发明了如图1所示的蓝光发光层和绿光/红光发光层叠加组合方式产生白光的有机电致发光器件，发光层包括第一发光层041和第二发光层042，所示第一发光层041为蓝光发光层，所述第二发光层042为掺杂有绿光染料和红光染料的发光层；三星公司在CN103199197A也公开了一种白光发光器件，其采用的发射层包括红光发光区、绿光发光区和蓝光发光区，其中所述蓝色发光区的一部分覆盖所述红光发光区、绿光发光区，从而光线叠加后呈现白光。这种器件虽然可以省去滤光层制备步骤，但是该显示装置结构复杂，制备工艺繁琐，对于制备精度极高的OLED器件，工艺复杂意味着差错几率增大，良品率降低。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中白光OLED发光层的制备过程中需要多组高精度掩膜板，且工艺路线复杂的问题，进而提供一种白光有机电致发光器件，其通过改变发光材料的布局方式，使发光层在制备过程中仅需要普通掩膜板即可完成。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种白光有机电致发光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的第一电极层、发光层和第二电极层，所述发光层包括发光主体材料和磷光染料，所述发光主体材料为三线态能级T1 H＞2.7eV的双极性热活化延迟荧光材料，所述双极性热活化延迟荧光材料和所述磷光染料所发出的光形成白光。
所述发光层中磷光染料的掺杂比例为0.1-18wt％。
所述发光主体材料为高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光材料，所述磷光染料为红色磷光材料和绿色磷光材料的组合。
所述红色磷光材料掺杂比例为0.1-3wt％。
所述发光主体材料为高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光材料，所述磷光染料为橙色磷光材料或黄色磷光材料。
高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光材料选自式1-1至式1-21所示结构化合物中的一种或其中几种的混合物：
所述发光主体材料为高三线态的橙色双极性热活化延迟荧光材料或黄色双极性热活化延迟荧光材料，所述磷光染料为蓝色磷光材料。
高三线态的橙色双极性热活化延迟荧光材料选自式2-1至式2-3所示结构化合物中的一种或其中几种的混合物：
高三线态的黄色双极性热活化延迟荧光材料为选自式3-1至式3-9所示结构化合物中的一种或其中几种的混合物：
所述的第一电极层和发光层之间置有第一有机层，所述的发光层和第二电极层之间设置有第二有机层。
所述的第一有机层包括空穴注入层和/或空穴传输层，所述的第二有机层包括电子传输层和/或电子注入层。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明提供的发光层包括发光主体材料和磷光染料，实现白光具有多种组合方式，具体为：当所述的发光主体为高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光材料时，所述的磷光染料为橙色磷光材料、黄色磷光材料，或红色磷光材料与绿色磷光材料的组合；当磷光染料为蓝色磷光材料，所述的发光主体材料为高三线态的橙色双极性热活化延迟荧光材料或黄色双极性热活化延迟荧光材料。发光层的横截面积和其他有机层相同，只采用一组掩膜板蒸镀，因此本发明在制备发光层时只需要一组普通掩膜板，一次蒸镀即可完成。而现有技术是二组精密掩膜板，需要二次对位，即便是图1所示结构，也需要二次对位。由于在对位过程中都存在一定的对位误差，因此减少一次掩膜板的使用能够有效减少误差，提高产品良率。此外，精密掩膜板成本高昂，减少使用掩膜板也能够降低设备成本。
(2)本发明使用高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光(TADF)材料做主体，橙色/黄色/红+绿磷光材料做客体或高三线态的橙色/黄色双极性热活化延迟荧光(TADF)材料做主体，蓝色磷光染料做客体制备OLED器件，可获得低驱动电压的长寿命高效率器件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有白光有机电致发光器件的结构示意图
图2是本发明白光有机电致发光器件的结构示意图；
图3是本发明白光有机电致发光器件的能量传递图；
图中：01-第一电极层，02-空穴注入层，03-空穴传输层，04-发光层，041-第一发光层，042-第二发光层，05-电子传输层，06-电子注入层，07-第二电极层。
具体实施方式
下面将通过具体实施例对本发明作进一步的描述。
本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”或“设置在”另一元件“上”时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。
如图2所示，本发明提供的一种白光有机电致发光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的第一电极层01、发光层04和第二电极层07，所述发光层04包括发光主体材料和磷光染料，所述发光主体材料为高三线态的双极性热活化延迟荧光材料，所述双极性热活化延迟荧光材料和所述磷光染料所发出的光形成白光，所述发光主体材料的三线态能级T1 H＞2.7eV。
所述发光层中磷光染料的掺杂比例为0.1-18wt％。
本发明白光有机电致发光器件的发光层能量传递机理如图3所示，蓝色TADF材料作为主体时，一部分的激子通过三线态经由反系间窜跃到主体材料的单线态上，再经由能量转移至磷光材料的三线态上，进而发光。另外，还有一部分的蓝色TADF材料作为发光材料使用，与掺杂的磷光材料所发的光混合，形成白光。
优选地，所述发光主体材料为高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光材料，所述磷光染料为红色磷光材料和绿色磷光材料的组合。所述红色磷光材料掺杂比例为0.1-3wt％。
作为另一种实施方式，所述发光主体材料为高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光材料，所述磷光染料为橙色磷光材料或黄色磷光材料。
高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光材料选自式1-1至式1-21所示结构化合物中的一种或其中几种的混合物：
作为另一种实施方式，所述发光主体材料为高三线态的橙色双极性热活化延迟荧光材料或黄色双极性热活化延迟荧光材料，所述磷光染料为蓝色磷光材料。
高三线态的橙色双极性热活化延迟荧光材料选自式2-1至式2-3所示结构化合物中的一种或其中几种的混合物：
所述高三线态的黄色双极性热活化延迟荧光材料为选自式3-1至式3-9所示结构化合物中的一种或其中几种的混合物：
所述的第一电极层和发光层之间置有第一有机层，所述的发光层和第二电极层之间设置有第二有机层。
所述的第一有机层包括空穴注入层和/或空穴传输层，所述的第二有机层包括电子传输层和/或电子注入层。
所述的橙色磷光材料为Ir(ppy)2(H2dcppy)，所述黄色磷光材料为(F-BT)2Ir(acac)或Ir(dphp)2(acac)，所述红色磷光染料为Ir(piq)3、Ir(piq)2(acac)、Ir(btpy)3或Ir(2-phq)2(acac)，所述绿色磷光染料为Ir(4Fppy)3、Ir(ppy)3、Ir(ppy)2(acac)或Ir(mppy)3，其结构式如下：
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种白光有机电致发光器件，包括层叠设置在基底上的第一电极层01(阳极)、发光层04和第二电极层07；所述的第一电极层01(阳极)和发光层04之间设置有第一有机层，所述的发光层04和第二电极层07之间设置有第二有机层，所述的第一有机层包括空穴注入层02和/或空穴传输层03，所述的第二有机层包括电子传输层05和/或电子注入层06。所述发光层04包括发光主体材料和磷光染料，所述发光主体材料为三线态能级T1 H＞2.7eV的双极性热活化延迟荧光材料，所述双极性热活化延迟荧光材料和所述磷光染料所发出的光形成白光。
本实施例器件的发光主体材料为高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光材料，器件1的染料为橙色磷光材料，器件2和器件3染料为黄色磷光材料，器件4染料为红色磷光材料和绿色磷光材料的组合。其他各层分别为：以ITO(氧化铟锡)作为阳极；以HATCN作为空穴注入层；以TCTA作为空穴传输层；Bphen作为电子传输层；LiF作为电子注入层，Al作为阴极。
具体地，各器件结构如下：
器件1：ITO/HAT-CN(7nm)/NPB(50nm)/TCTA(10nm)/式1-1：5wt％Ir(ppy)2(H2dcppy)(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)；
5wt％代表橙色磷光染料的掺杂比例，下述器件结构中的百分比均表示相应染料的掺杂比例。
器件2：ITO/HAT-CN(7nm)/NPB(50nm)/TCTA(10nm)式1-17：10wt％Ir(dphp)2(acac)(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)。
器件3：ITO/HAT-CN(7nm)/NPB(50nm)/TCTA(10nm)式1-2：15wt％(F-BT)2Ir(acac)(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)。
器件4：ITO/HAT-CN(7nm)/NPB(50nm)/TCTA(10nm)/式1-5：3wt％Ir(piq)3：15wt％Ir(mppy)3(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)。
对上述器件1、器件2、器件3和器件4进行测试，其结果如表1；
表1实施例1器件1至器件4性能测试结果
对器件1至器件4发光器件的性能进行测试，如表1所示，在5000cd/m2亮度下，4种器件结构都在CIEx,y(0.30，0.30)附近，是白光OLED器件，器件的电流效率都高于50cd/A，这说明长程能量转移提高了激子利用率，进而提高了器件效率。
器件5至器件10与器件1结构相同，其中发光主体材料和磷光染料分别见表2：
表2器件5至器件10主要材料列表及性能测试结果
器件5至器件10发光器件是由蓝色热活化延迟荧光材料作为主体材料，黄色磷光材料作为发光掺杂材料组成的，对其性能进行测试，如表2所示，在5000cd/m2亮度下，器件5至器件10发光器件的CIEx,y都在(0.30，0.30)附近，是白光OLED器件，器件的电流效率都高于40cd/A，但由于器件9和器件10的磷光掺杂浓度过高导致的浓度猝灭，使得器件的电流效率有所下降。
器件11至器件21与器件4结构相同，其中发光主体材料和磷光染料分别见表3：
表3器件11至器件21主要材料列表及性能测试结果
器件11至器件21发光器件是由蓝色热活化延迟荧光材料作为主体材料，红光磷光材料和绿光磷光材料作为发光掺杂材料组成的，对其性能进行测试，如表3所示，在5000cd/m2亮度下，除了器件16，器件11至器件21发光器件的CIEx,y都在(0.30，0.30)附近，是白光OLED器件，器件16是由于缺少红光发光材料，器件是蓝绿光器件，表3中的白光器件电流效率都高于40cd/A，这说明以蓝色热活化延迟荧光材料作为主体材料，红光磷光材料和绿光磷光材料作为发光掺杂材料组成的白色有机电致发光器件具有高效率的特点。
需要说明的是，所述的主体材料可以为式1-1至式1-21所示结构化合物中的一种，也可以为这些化合物以任意比例掺杂而成。
实施例2
本实施例2提供一种白色有机电致发光器件，器件结构与实施例1相同，不同的是所述发光层所使用的主体材料和磷光染料。
器件22：发光主体材料为高三线态的橙色双极性热活化延迟荧光材料，磷光染料为蓝色磷光材料。
器件22结构：ITO/HAT-CN(7nm)/NPB(50nm)/TCTA(10nm)/式3-3：5wt％FIrtaz(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)
器件23：发光主体材料为高三线态的黄色双极性热活化延迟荧光材料，磷光染料为蓝色磷光材料。
器件23结构如下：ITO/HAT-CN(7nm)/NPB(50nm)/TCTA(10nm)/式2-3：5wt％FIrpic(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)。其中蓝色磷光染料为FIrpic、FIrtaz，结构式分别如下：
对上述器件4和器件5进行测试，其结果如表4；
表4实施例2器件22至器件23的性能测试结果
对器件22至器件23发光器件的性能进行测试，如表4所示，在5000cd/m2亮度下，器件22和器件23发光器件的CIEx,y都接近于(0.30，0.30)，是白光OLED器件，由于热活化延迟荧光材料的高三线态能级(T1 H>2.7eV)，比蓝光磷光染料的三线态能级高，这样就可以保证能量从主体材料的单线态传到蓝色磷光染料的三线态上，并且阻止蓝色磷光染料的三重激发态能量回传至主体材料，有效提高了器件的效率。
器件24至器件33与器件22结构相同，其中发光主体材料和磷光染料分别见表5：
表5器件24至器件33主要材料列表及性能测试结果
器件序号 主体材料 磷光染料 掺杂比例 电流效率cd/A x(V) y(V)
器件24 式2-1 FIrpic 0.5wt％ 57.6 0.27 0.29
器件25 式2-2 FIrtaz 1wt％ 47.8 0.26 0.27
器件26 式3-1 FIrpic 3wt％ 48.3 0.29 0.31
器件27 式3-2 FIrtaz 7wt％ 47.5 0.27 0.32
器件28 式3-4 FIrpic 12wt％ 51.1 0.24 0.33
器件29 式3-5 FIrtaz 14wt％ 48.4 0.26 0.29
器件30 式3-6 FIrpic 15wt％ 43.3 0.21 0.25
器件31 式3-7 FIrtaz 5wt％ 47.9 0.23 0.27
器件32 式3-8 FIrpic 12wt％ 48.4 0.30 0.29
器件33 式3-9 FIrtaz 6wt％ 47.9 0.23 0.29
器件24至器件33发光器件同样是由于热活化延迟荧光材料的三线态能级(T1 H>2.7eV)比蓝光磷光染料的三线态能级高的原因，保证了能量从主体材料的单线态传到蓝色磷光染料的三线态上，并且阻止蓝色磷光染料的三重激发态能量回传至主体材料，其性能如表5所示，在5000cd/m2亮度下，器件24至器件33发光器件的CIEx,y都接近于(0.30，0.30)，是白光OLED器件，且器件的电流效率高于40cd/A。
需要说明的是，所述的主体材料可以为式2-1至式2-3所示结构化合物中的一种，也可以为这些化合物以任意比例掺杂而成。
需要说明的是，所述的主体材料可以为式3-1至式3-9所示结构化合物中的一种，也可以为这些化合物以任意比例掺杂而成。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种白光有机电致发光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的第一电极层、发光层和第二电极层，其特征在于，
所述发光层包括发光主体材料和磷光染料，所述发光主体材料为三线态能级T1 H＞2.7eV的双极性热活化延迟荧光材料，所述双极性热活化延迟荧光材料和所述磷光染料所发出的光形成白光。
2.根据权利要求1所述的白光有机电致发光器件，其特征在于：所述发光层中磷光染料的掺杂比例为0.1-18wt％。
3.根据权利要求1所述的白光有机电致发光器件，其特征在于：所述发光主体材料为高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光材料，所述磷光染料为红色磷光材料和绿色磷光材料的组合。
4.根据权利要求3所述的白光有机电致发光器件，其特征在于：所述红色磷光材料掺杂比例为0.1-3wt％。
5.根据权利要求1所述的白光有机电致发光器件，其特征在于：所述发光主体材料为高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光材料，所述磷光染料为橙色磷光材料或黄色磷光材料。
6.根据权利要求3或5所述的白光有机电致发光器件，其特征在于：高三线态的蓝色双极性热活化延迟荧光材料选自式1-1至式1-21所示结构化合物中的一种或其中几种的混合物：
7.根据权利要求1或2所述的白光有机电致发光器件，其特征在于：所述发光主体材料为高三线态的橙色双极性热活化延迟荧光材料或黄色双极性热活化延迟荧光材料，所述磷光染料为蓝色磷光材料。
8.根据权利要求7所述的白光有机电致发光器件，其特征在于：高三线态的橙色双极性热活化延迟荧光材料选自式2-1至式2-3所示结构化合物中的一种或其中几种的混合物：
9.根据权利要求7所述的白光有机电致发光器件，其特征在于：高三线态的黄色双极性热活化延迟荧光材料为选自式3-1至式3-9所示结构化合物中的一种或其中几种的混合物：
10.根据权利要求1所述的白光有机电致发光器件，其特征在于，所述的第一电极层和发光层之间设置有第一有机层，所述的发光层和第二电极层之间设置有第二有机层；
所述的第一有机层包括空穴注入层和/或空穴传输层，所述的第二有机层包括电子传输层和/或电子注入层。
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