CN107204399A - 一种模拟太阳光的有机电致发光器件 - Google Patents

一种模拟太阳光的有机电致发光器件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种模拟太阳光的有机电致发光器件，包括自下而上依次的基板、阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极，所述第一发光层为非掺杂的互补色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的蓝色磷光层，所述第一发光层为非掺杂的蓝色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的互补色磷光层，所述第一发光层为掺杂的互补色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的蓝色磷光层，所述第一发光层为非掺杂的蓝色磷光层和所述第二发光层为掺杂的互补色磷光层。本发明具有太阳光的CCT特性，通过非掺杂技术制备，具有结构和工艺简单的优点。

Description

一种模拟太阳光的有机电致发光器件
技术领域
本发明涉及电致发光器件技术领域，特别是涉及一种模拟太阳光的有机电致发光器件。
背景技术
白光OLED(Organic Light Emitting Diode)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。白光OLED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。
另外,为了便于区别不同的白光,采用相对色温(Correlated ColorTemperature,CCT)来表示光色相对白的程度。CCT是相对于黑体而言,指一个光源与某温度下的黑体具有相同颜色时,此黑体的绝对温度则为该光源的色温。其中，太阳光的CCT在2500K-8000K范围内变化，例如：日出时的色温为 3250K左右，日落时的色温为2500K左右，中午时的色温为5500K左右，而在高纬度地区中午时的色温为8000K左右。
在人类的进化史当中，为了更好的生存，人类创造了很多光源，比如说火把、蜡烛、白炽灯、钠灯、汞灯、荧光灯、LED等。但是，这些人造光源只能满足人类的基本需求，因为受其相对狭窄的CCT变化范围所限制，这些人造光源并不具备太阳光的CCT特性。比如，白炽灯的CCT在2700K左右，冷荧光灯的 CCT在4000～5000K左右变化。
从人类的健康、幸福指数以及生育的角度出发，光源所发出的光色需要很好的满足太阳光CCT。但是，太阳的CCT是随时间变化的，在2500～8000K范围内变化，所以如何使光源能够展示出与太阳光类似的，在较大范围内可变的CCT特性非常重要。
以上难题在2009年得到解决，研究者发现，OLED可以具备太阳光CCT特性。2009年，首个具有太阳光CCT特性的OLED器件由中国台湾清华大学的周卓辉教授等人制备，器件的CCT可以在2300～8200K变化(Appl.Phys.Lett.2009,
95,013307)。2015年，华南理工大学的刘佰全等人通过引入具有聚集诱导发光特性的蓝色荧光材料，制备出具有太阳光CCT特性的OLED，该OLED器件的 CCT可以在2328～10690K变化(Adv.Funct.Mater.2015,DOI：10.1002/adfm. 201503368)。
虽然，陆续的有了具有太阳光CCT特性的OLED报道，但是其数量依然屈指可数。此外，这些器件都需要使用三色进行制备，并且效率不够高。因此，提供一种工艺简单，双色，高效率，且具有太阳光色温的白光有机电致发光器件显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种模拟太阳光的有机电致发光器件，该有机电致发光器件具有太阳光的CCT特性，并具有工艺简单，双色，高效率的优点。
本发明所采用的技术方案：一种模拟太阳光的有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括自下而上依次的基板、阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极。
优选的，所述第一发光层为非掺杂的互补色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的蓝色磷光层。
优选的，所述第一发光层为非掺杂的蓝色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的互补色磷光层。
优选的，所述第一发光层为掺杂的互补色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的蓝色磷光层。
优选的，所述第一发光层为非掺杂的蓝色磷光层和所述第二发光层为掺杂的互补色磷光层。
优选的，所述第一空穴传输层为1～50nm厚的NPB薄膜。
优选的，所述第二空穴传输层为1～35nm厚的TCTA薄膜。
优选的，所述蓝色磷光层由发光波长为450-500nm的非掺杂蓝色磷光材料制成。
优选的，所述互补色磷光层为红色磷光层或黄色磷光层。
根据权利要求1所述的一种模拟太阳光的有机电致发光器件，所述基板为玻璃，所述阳极为ITO薄膜，所述空穴注入层为10～200nm厚的HAT-CN薄膜，所述电子传输层为1～50nm厚的Bepp2薄膜，所述电子传输层为1～35nm厚的Bepp2: KBH4薄膜，所述电荷生成层为10～200nm厚的HAT-CN与1～50nm的NPB薄膜，所述电子传输层为1～100nm厚的TmPyPB薄膜，所述电子注入层为1～20nm厚的LiF薄膜，所述阴极为50～500nm厚的Al薄膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明采用非掺杂技术制备蓝色磷光层可以简化器件工艺，并且保证较高色温的形成；(2)本发明互补色磷光层可以获得较低色温并与蓝光互补产生白光；(3)本发明所述电荷生成层能有效产生空穴和电子，将蓝色磷光层与互补色磷光层分隔开，形成串联器件，大大提高效率；(4)该有机电致发光器件具有太阳光的CCT特性，并且可通过非掺杂技术制备得到，具有结构简单、制备工艺要求低的优点。(5)本发明所述互补色磷光层包括红色磷光层或者黄色磷光层，其发光波长能与蓝光互补得到白光，可以为非掺杂层，也可以为掺杂层；(6)所述电荷生成层能有效产生空穴和电子，将蓝色磷光层与互补色磷光层分隔开，形成串联器件，大大提高效率；(7)所述电荷生成层将蓝色磷光层与磷光层隔开，形成串联器件，大大提高效率。
附图说明
图1为具体实施方式一一种模拟太阳光的有机电致发光器件的结构示意图。
图2为具体实施方式二一种模拟太阳光的有机电致发光器件的结构示意图。
图3为具体实施方式三一种模拟太阳光的有机电致发光器件的结构示意图。
图4为具体实施方式四一种模拟太阳光的有机电致发光器件的结构示意图。
图5为具体实施方式五一种模拟太阳光的有机电致发光器件的结构示意图。
图6为实施例五中模拟太阳光的有机电致发光器件在72cd/m2亮度下的光谱特性图。
图7为实施例五中模拟太阳光的有机电致发光器件在～4000cd/m2亮度下的光谱特性图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
如图1所示，一种模拟太阳光的有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括自下而上依次的基板、阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极。
其中，所述第一发光层为非掺杂的互补色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的蓝色磷光层。
在本发明的具体技术方案中，所述第一空穴传输层为50nm厚的NPB薄膜，所述第二空穴传输层为35nm厚的TCTA薄膜，所述蓝色磷光层由发光波长为 500nm的非掺杂蓝色磷光材料制成，所述互补色磷光层为红色磷光层。
在本发明的具体技术方案中，所述基板为玻璃，所述阳极为ITO薄膜，所述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜，所述电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜，所述电子传输层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜，所述电荷生成层为110nm 厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜，所述电子传输层为55nm厚的TmPyPB薄膜，所述电子注入层为1nm厚的LiF薄膜，所述阴极为200nm厚的Al薄膜。
实施例二
如图2所示，一种模拟太阳光的有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括自下而上依次的基板、阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极。
其中，所述第一发光层为非掺杂的蓝色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的互补色磷光层。
在本发明的具体技术方案中，所述第一空穴传输层为25nm厚的NPB薄膜，所述第二空穴传输层为17nm厚的TCTA薄膜，所述蓝色磷光层由发光波长为 500nm的非掺杂蓝色磷光材料制成，所述互补色磷光层为红色磷光层或黄色磷光层。
在本发明的具体技术方案中，所述基板为玻璃，所述阳极为ITO薄膜，所述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜，所述电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜，所述电子传输层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜，所述电荷生成层为110nm 厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜，所述电子传输层为55nm厚的TmPyPB薄膜，所述电子注入层为1nm厚的LiF薄膜，所述阴极为200nm厚的Al薄膜。
实施例三
如图3所示，一种模拟太阳光的有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括自下而上依次的基板、阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极。
其中，所述第一发光层为掺杂的互补色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的蓝色磷光层。
在本发明的具体技术方案中，所述第一空穴传输层为2nm厚的NPB薄膜，所述第二空穴传输层为1nm厚的TCTA薄膜，所述蓝色磷光层由发光波长小于 500nm的非掺杂蓝色磷光材料制成，所述互补色磷光层为黄色磷光层。
在本发明的具体技术方案中，所述基板为玻璃，所述阳极为ITO薄膜，所述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜，所述电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜，所述电子传输层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜，所述电荷生成层为110nm 厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜，所述电子传输层为55nm厚的TmPyPB薄膜，所述电子注入层为1nm厚的LiF薄膜，所述阴极为200nm厚的Al薄膜。
实施例四
如图4所示，一种模拟太阳光的有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括自下而上依次的基板、阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极。
其中，所述第一发光层为非掺杂的蓝色磷光层和所述第二发光层为掺杂的互补色磷光层。
在本发明的具体技术方案中，所述第一空穴传输层为1～50nm厚的NPB薄膜，所述第二空穴传输层为1～35nm厚的TCTA薄膜，所述蓝色磷光层由发光波长小于500nm的非掺杂蓝色磷光材料制成，所述互补色磷光层为红色磷光层或黄色磷光层。
在本发明的具体技术方案中，所述基板为玻璃，所述阳极为ITO薄膜，所述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜，所述电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜，所述电子传输层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜，所述电荷生成层为110nm 厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜，所述电子传输层为55nm厚的TmPyPB薄膜，所述电子注入层为1nm厚的LiF薄膜，所述阴极为200nm厚的Al薄膜。
实施例五
如图5所示，一种模拟太阳光的有机电致发光器件A，该器件A的结构为： ITO/HAT-CN(100nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/(Ir(MDQ)2(acac)(0.6nm)/ Bepp2(15nm)/Bepp2:KBH4(10nm,15％)/HAT-CN(110nm)/NPB(15nm)/TCTA (5nm)/FIrpic(0.6nm)/TmPyPB(55nm)/LiF(1nm)/Al(200nm)。
具体地，一种模拟太阳光的有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括自下而上依次的基板、阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极。
其中，所述第一发光层为非掺杂的互补色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的蓝色磷光层。
上述基板为玻璃。
上述阳极为ITO薄膜。
上述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜。
上述空穴传输层包括依次层叠的第一空穴传输层和第二空穴传输层，所述第一空穴传输层为15nm厚的NPB薄膜，所述第二空穴传输层为5nm厚的TCTA 薄膜。
上述红色磷光层为0.6nm厚的(Ir(MDQ)2(acac)薄膜。
上述电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜。
上述电子传输层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜。
上述电荷生成层为110nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜。
上述空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述蓝色磷光层为0.6nm厚的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为55nm厚的TmPyPB薄膜。
上述电子注入层为1nm厚的LiF薄膜。
上述阴极为200nm厚的Al薄膜。
该模拟太阳光的有机电致发光器件A通过以下方法制备：
1、在基板上以溅射方法制备ITO薄膜作为阳极。
2、再在阳极上以真空蒸镀方法制备100nm的HAT-CN作为空穴注入层。
3、在上述空穴注入层上以真空蒸镀方法制备15nm厚度的NPB薄膜作为第一空穴传输层。
4、在上述空穴注入层1上以真空蒸镀方法制备5nm厚度的TCTA薄膜作为第二空穴传输层。
5、在上述空穴注入层上以真空蒸镀方法制备0.6nm厚度的(Ir(MDQ)2(acac) 薄膜作为红色磷光层。
6、在上述红色磷光层上以真空蒸镀方法制备15nm厚度的Bepp2薄膜作为电子传输层。
7、在上述电子传输层层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的Bepp2：KBH4 薄膜作为电子注入层。
8、在上述电子注入层上以真空蒸镀方法制备110nm厚的HAT-CN与15nm 的NPB薄膜厚作为电荷生成层。
9、在上述电荷生成层上以真空蒸镀方法制备5nm厚度的TCTA薄膜作为空穴传输层。
10、在上述空穴传输层上以真空蒸镀方法制备0.6nm厚度的FIrpic作为蓝色磷光层。
11、在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备55nm厚度的TmPyPB薄膜作为电子传输层。
12、在上述电子传输层上以真空蒸镀方法制备1nm的LiF薄膜作为电子注入层。
13、在上述电子注入层上以真空蒸镀方法制备200nm的Al薄膜作为阴极。
对上述制备得到的器件A的性能进行检测，该器件A的光谱特性图如图5- 图7所示。在不同亮度下，该器件A的色温可以在2485～8202K的大范围内进行变化，有效的覆盖了太阳光的色温(2500K-8000K)，说明该有机电致发光器件A能够非常有效的产生太阳光。
并且该器件A的制备工艺中，不涉及任何掺杂技术的使用，具有工艺简便、成本低的优点。
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，对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟太阳光的有机电致发光器件，其特征在于：所述有机电致发光器件包括自下而上依次的基板、阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极。
2.根据权利要求1所述的一种模拟太阳光的有机电致发光器件，其特征在于：所述第一发光层为非掺杂的互补色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的蓝色磷光层。
3.根据权利要求1所述的一种模拟太阳光的有机电致发光器件，其特征在于：所述第一发光层为非掺杂的蓝色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的互补色磷光层。
4.根据权利要求1所述的一种模拟太阳光的有机电致发光器件，其特征在于：所述第一发光层为掺杂的互补色磷光层和所述第二发光层为非掺杂的蓝色磷光层。
5.根据权利要求1所述的一种模拟太阳光的有机电致发光器件，其特征在于：所述第一发光层为非掺杂的蓝色磷光层和所述第二发光层为掺杂的互补色磷光层。
6.根据权利要求1所述的一种模拟太阳光的有机电致发光器件，其特征在于：所述第一空穴传输层为1～50nm厚的NPB薄膜。
7.根据权利要求1所述的一种模拟太阳光的有机电致发光器件，其特征在于：所述第二空穴传输层为1～35nm厚的TCTA薄膜。
8.根据权利要求2或3或4或5所述的一种模拟太阳光的有机电致发光器件，其特征在于：所述蓝色磷光层由发光波长为450-500nm的非掺杂蓝色磷光材料制成。
9.根据权利要求2或3或4或5所述的一种模拟太阳光的有机电致发光器件，其特征在于：所述互补色磷光层为红色磷光层或黄色磷光层。
10.根据权利要求1所述的一种模拟太阳光的有机电致发光器件，其特征在于：所述基板为玻璃，所述阳极为ITO薄膜，所述空穴注入层为10～200nm厚的HAT-CN薄膜，所述电子传输层为1～50nm厚的Bepp2薄膜，所述电子传输层为1～35nm厚的Bepp2:KBH4薄膜，所述电荷生成层为10～200nm厚的HAT-CN与1～50nm的NPB薄膜，所述电子传输层为1～100nm厚的TmPyPB薄膜，所述电子注入层为1～20nm厚的LiF薄膜，所述阴极为50～500nm厚的Al薄膜。
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