CN108091769A - 一种非掺杂三色白光串联有机电致发光器件以及制备方法 - Google Patents

一种非掺杂三色白光串联有机电致发光器件以及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非掺杂三色白光串联有机电致发光器件及制备方法，其中器件包括基板、阳极、阴极和设置于阳极与阴极之间的有机功能层和电荷生成层，有机功能层包括三个发光颜色互不相同的非掺杂发光单元，三个非掺杂发光单元发出的光为红绿蓝中的任意一种，或者为红黄蓝中的任意一种，电荷生成层设置在相邻串联的非掺杂发光单元之间，非掺杂发光单元包括从阳极指向阴极设置的空穴注入层、空穴传输层、非掺杂发光层、电子传输层和电子注入层。由于采用非掺杂层作为发光层，降低了器件工艺复杂程度、节约了工艺中周期和成本，通过电荷生成层将三个非掺杂发光单元串联，能有效产生空穴与电子，增加器件的效率和寿命。

Description

一种非掺杂三色白光串联有机电致发光器件以及制备方法
技术领域
本发明涉及有机半导体技术领域，特别涉及一种非掺杂三色白光串联有机电致发光器件以及制备方法。
背景技术
OLED(英文全称为Organic Light Emitting Diodes，意思为有机电致发光器件，简称OLED)具有自主发光、视角广、重量轻、温度适应范围广、面积大、全固化、柔性化，功耗低、响应速度快以及制造成本低等众多优点，在显示与照明领域有着重要应用，因而受到学术界和工业界的广泛关注。OLED显示技术具有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度等优点。
为了进一步提高器件的效率和寿命，研究者将多个独立的发光单元堆叠起来，使同样大小的电流先后流经多个不同的发光单元进行共同发光从而提高发光亮度与效率，形成了串联OLED。通常用电荷生成层(charge generation layer，CGL)作为连接层将多个发光单元器件串联起来。与具有单发光单元器件相比，串联器件的电流效率和发光亮度都能成倍增加,并且在相同亮度下,串联器件的电流密度较低。因而其寿命也大大增加。
但是现有的白光串联器件的结构复杂，并且都需要运用到掺杂技术进行制备发光层；此外一般都是双色白光，三色白光非常稀少。
发明内容
本发明提供了一种非掺杂三色白光串联有机电致发光器件以及制备方法，降低了器件工工艺复杂程度、节约了工艺中周期和成本。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种非掺杂三色白光串联有机电致发光器件，包括基板、阳极、阴极和设置于所述阳极与所述阴极之间的有机功能层和电荷生成层，所述有机功能层包括三个发光颜色互不相同的非掺杂发光单元，三个所述非掺杂发光单元发出的光为红绿蓝中的任意一种，或者为红黄蓝中的任意一种，所述电荷生成层设置在相邻串联的所述非掺杂发光单元之间，所述非掺杂发光单元包括从阳极指向阴极设置的空穴注入层、空穴传输层、非掺杂发光层、电子传输层和电子注入层。
其中，所述空穴注入层为100nm～110nm的HAT-CN薄膜。
其中，所述空穴传输层为从所述阳极指向阴极依次层叠设置的第一空穴传输分层和第二空穴传输分层，所述第一空穴传输分层为15nm～20nm的NPB薄膜，所述第二空穴传输分层为5nm～10nm的TCTA薄膜，或5nm～10nm的TCTA薄膜。
其中，所述非掺杂发光层为0.3nm～0.5nm的Ir(piq)3薄膜红色磷光层，或0.9nm～1.2nm的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜黄色磷光层，或0.5nm～0.8nm的DSA-ph薄膜蓝色荧光层。
其中，所述电子传输层为15nm～20nm的Bepp2薄膜，或10nm～15nm的Bepp2:KBH4薄膜，或10nm～15nm的Bepp2:KBH4薄膜。
其中，所述电子注入层为10nm～15nm的Bepp2:KBH4薄膜，或1nm～2nm的Cs2CO3薄膜。
其中，所述电荷生成层为从所述阳极指向所述阴极层叠70nm～110nm的HAT-CN与15nm～20nm的NPB薄膜。
其中，所述阳极为ITO薄膜阳极或石墨烯薄膜阳极。
除此之外，本发明实施例还提供了一种非掺杂三色白光串联有机电致发光器件制备方法，包括：
步骤1、在基板上制备ITO薄膜或石墨烯薄膜作为阳极；
步骤2、在所述阳极上制备第一非掺杂发光单元，所述第一非掺杂发光单元依次包括依次制备的空穴注入层、空穴传输层、第一非掺杂发光层、电子传输层、电子注入层；
步骤3、在所述第一非掺杂发光层上制备第一电荷生成层；
步骤4，重复所述步骤2和所述步骤3，在所述第一电荷生成层上制备第二非掺杂发光单元、第二电荷生成层和第三非掺杂发光单元；
步骤5，在所述第三非掺杂发光单元上制备阴极。
其中，所述述第一非掺杂发光单元、所述第二非掺杂发光单元、第三非掺杂发光单元的发光颜色依次为红、绿、蓝，或红、蓝、黄。
本发明实施例所提供的非掺杂三色白光串联有机电致发光器件以及制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明实施例提供的非掺杂三色白光串联有机电致发光器件以及制备方法，通过采用非掺杂层作为发光层，降低了器件工艺复杂程度、节约了工艺中周期和成本，通过电荷生成层将三个非掺杂发光单元串联，能有效产生空穴与电子，增加器件的效率和寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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为本发明实施例提供的非掺杂三色白光串联有机电致发光器件的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的非掺杂三色白光串联有机电致发光器件的一种具体实施方式的性能示意图；
图3为本发明实施例提供的非掺杂三色白光串联有机电致发光器件制备方法一种具体实施方式的步骤流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1～图3，图1为本发明实施例提供的非掺杂三色白光串联有机电致发光器件的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明实施例提供的非掺杂三色白光串联有机电致发光器件的一种具体实施方式的性能示意图；图3为本发明实施例提供的非掺杂三色白光串联有机电致发光器件制备方法一种具体实施方式的步骤流程示意图。
在一种具体实施方式中，所述非掺杂三色白光串联有机电致发光器件，包括基板10、阳极20、阴极50和设置于所述阳极20与所述阴极50之间的有机功能层和电荷生成层40，所述有机功能层包括三个发光颜色互不相同的非掺杂发光单元30，三个所述非掺杂发光单元30发出的光为红绿蓝中的任意一种，或者为红黄蓝中的任意一种，所述电荷生成层40设置在相邻串联的所述非掺杂发光单元30之间，所述非掺杂发光单元30包括从阳极20指向阴极50设置的空穴注入层、空穴传输层、非掺杂发光层、电子传输层和电子注入层。
通过采用非掺杂发光层作为发光层，避免了掺杂造成的成本上升，也由于减少掺杂工艺减少了工艺流程步骤，节约了时间和成本。
本发明中三个非掺杂发光单元30的主要区别是发光层不同，它们的发光层会发出不同颜色的光，本发明对于不同发光颜色的非掺杂发光单元30的具体位置不做限定，用户可以根据使用需要自行进行设计调整。
除此之外，相邻的非掺杂发光单元30之间通过电荷生成层40串联，非掺杂发光单元30都具有空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层。
本发明中的不同的非掺杂发光单元30中对应的空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层的厚度材质以及沉积方式可以相同，也可以不同。
空穴注入层的作用是提高空穴的注入能力，然后经过空穴传输层传输到电荷生成层40，与从电子注入层注入的电子，经过电子传输层之后到电荷生成层40复合产生光子。
所述空穴注入层一般为100nm～110nm的HAT-CN薄膜。
而对于空穴传输层，本发明对其材质、厚度以及沉积方式不做具体限定，所述空穴传输层可以为从所述阳极20指向阴极50依次层叠设置的第一空穴传输分层和第二空穴传输分层，所述第一空穴传输分层为15nm～20nm的NPB薄膜，所述第二空穴传输分层为5nm～10nm的TCTA薄膜，也可以为5nm～10nm的TCTA薄膜。
而对于非掺杂发光层的各层的厚度材质以及设置位置以及沉积方式不做限定，所述非掺杂发光层为0.3nm～0.5nm的Ir(piq)3薄膜红色磷光层，或0.9nm～1.2nm的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜黄色磷光层，或0.5nm～0.8nm的DSA-ph薄膜蓝色荧光层。
而对于电子传输层的材质、沉积方式不做限定，所述电子传输层的作用是将提高电子的注入能力，其可以为15nm～20nm的Bepp2薄膜，还可以为10nm～15nm的Bepp2:KBH4薄膜，或者为10nm～15nm的Bepp2:KBH4薄膜。
所述电子注入层的作用是提高电子的注入能力，其可为10nm～15nm的Bepp2:KBH4薄膜，或1nm～2nm的Cs2CO3薄膜。
电荷生成层40将三层非掺杂单色光发光单元连接起来，电荷生成层40能有效产生空穴与电子，使得器件的效率大大增加，并且有利于器件的寿命所述电荷生成层40为从所述阳极20指向所述阴极50层叠70nm～110nm的HAT-CN与15nm～20nm的NPB薄膜。
本发明对于阳极20的材质以及厚度不做限定，由于一般使用透明导电层，所述阳极20一般为ITO薄膜阳极20或石墨烯薄膜阳极20。
在本发明的一个实施例中，从下到上依次为玻璃基板10，阳极20、第一空穴注入层、第一空穴传输层、红色磷光层、第一电子传输层、第一电子注入层、第一电荷生成层40、第二空穴传输层、黄色磷光层、第二电子传输层、第二电子注入层、第二电荷生成层40、第三空穴传输层、蓝色荧光层、第三电子传输层、第三电子注入层、阴极50。
其中，阳极20为ITO薄膜，第一空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜，第一空穴传输层包括依次层叠的空穴传输层1和空穴传输层2，所述空穴传输层1为15nm厚的NPB薄膜，所述空穴传输层2为5nm厚的TCTA薄膜；红色磷光层为0.3nm的Ir(piq)3薄膜；第一电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜，第一电子传输层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜；第一电荷生成层40为110nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜；第二空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜，黄色磷光层为0.9nm的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜，第二电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜，第二电子注入层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜；第二电荷生成层40为70nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜；第三空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜；第三蓝色荧光层为0.5nm厚的DSA-ph薄膜，第三电子传输层为50nm厚的TmPyPB薄膜，第三电子注入层为1nm厚的Cs2CO3薄膜；所述阴极50为200nm厚的Al薄膜。
除此之外，本发明实施例还提供了一种非掺杂三色白光串联有机电致发光器件制备方法，包括：
步骤1、在基板上制备ITO薄膜或石墨烯薄膜作为阳极；本发明对于阳极的材质厚度以及沉积方式不做限定，基板一般采用玻璃基板即可。
步骤2、在所述阳极上制备第一非掺杂发光单元，所述第一非掺杂发光单元依次包括依次制备的空穴注入层、空穴传输层、第一非掺杂发光层、电子传输层、电子注入层；第一非掺杂发光单元的各层的材质以及厚度可以参照上述非掺杂三色白光串联有机电致发光器件中对应的厚度进行沉积设置。
步骤3、在所述第一非掺杂发光层上制备第一电荷生成层；第一电荷生成层将非掺杂单色光发光单元连接起来，能有效产生空穴与电子，使得器件的效率大大增加，并且有利于器件的寿命。
步骤4，重复所述步骤2和所述步骤3，在所述第一电荷生成层上制备第二非掺杂发光单元、第二电荷生成层和第三非掺杂发光单元；
步骤5，在所述第三非掺杂发光单元上制备阴极。
本发明对于各非掺杂发光单元的位置不做具体限定，用户可以根据需要进行位置调节设计。
所述述第一非掺杂发光单元、所述第二非掺杂发光单元、第三非掺杂发光单元的发光颜色可以依次为红、绿、蓝，也可以为红、蓝、黄。
以下是本发明一个实施例中非掺杂三色白光串联有机电致发光器件的制备过程：
在基板上以溅射方法制备ITO薄膜作为阳极；在阳极上以真空蒸镀方法制备100nm的HAT-CN作为空穴注入层；在上述空穴注入层上以真空蒸镀方法制备15nm厚度的NPB薄膜作为空穴传输层1；在上述空穴注入层1上以真空蒸镀方法制备5nm厚度的TCTA薄膜作为空穴传输层2；在上述空穴注入层2上以真空蒸镀方法制备0.3nm厚度的Ir(piq)3薄膜作为红色磷光层；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；在上述电子传输层层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的Bepp2：KBH；薄膜作为电子注入层；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；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；在上述空穴注入层上以真空蒸镀方法制备0.9nm厚度的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜作为黄色磷光层；在上述黄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；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；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；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；在上述空穴传输层上真空蒸镀方法制备0.5nm厚度的DSA-ph薄膜作为蓝色荧光层；在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备50nm厚度的TmPyPB薄膜作为电子传输层；在上述电子传输层上以真空蒸镀方法制备1nm的Cs2CO3薄膜作为电子注入层；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。
综上所述，本发明实施例提供的非掺杂三色白光串联有机电致发光器件以及制备方法，通过采用非掺杂层作为发光层，降低了器件工艺复杂程度、节约了工艺中周期和成本，通过电荷生成层将三个非掺杂发光单元串联，能有效产生空穴与电子，增加器件的效率和寿命。
以上对本发明所提供的非掺杂三色白光串联有机电致发光器件以及制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种非掺杂三色白光串联有机电致发光器件，其特征在于，包括基板、阳极、阴极和设置于所述阳极与所述阴极之间的有机功能层和电荷生成层，所述有机功能层包括三个发光颜色互不相同的非掺杂发光单元，三个所述非掺杂发光单元发出的光为红绿蓝中的任意一种，或者为红黄蓝中的任意一种，所述电荷生成层设置在相邻串联的所述非掺杂发光单元之间，所述非掺杂发光单元包括从阳极指向阴极设置的空穴注入层、空穴传输层、非掺杂发光层、电子传输层和电子注入层。
2.如权利要求1所述非掺杂三色白光串联有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴注入层为100nm～110nm的HAT-CN薄膜。
3.如权利要求2所述非掺杂三色白光串联有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴传输层为从所述阳极指向阴极依次层叠设置的第一空穴传输分层和第二空穴传输分层，所述第一空穴传输分层为15nm～20nm的NPB薄膜，所述第二空穴传输分层为5nm～10nm的TCTA薄膜，或5nm～10nm的TCTA薄膜。
4.如权利要求3所述非掺杂三色白光串联有机电致发光器件，其特征在于，所述非掺杂发光层为0.3nm～0.5nm的Ir(piq)3薄膜红色磷光层，或0.9nm～1.2nm的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜黄色磷光层，或0.5nm～0.8nm的DSA-ph薄膜蓝色荧光层。
5.如权利要求4所述非掺杂三色白光串联有机电致发光器件，其特征在于，所述电子传输层为15nm～20nm的Bepp2薄膜，或10nm～15nm的Bepp2:KBH4薄膜，或10nm～15nm的Bepp2:KBH4薄膜。
6.如权利要求5所述非掺杂三色白光串联有机电致发光器件，其特征在于，所述电子注入层为10nm～15nm的Bepp2:KBH4薄膜，或1nm～2nm的Cs2CO3薄膜。
7.如权利要求6所述非掺杂三色白光串联有机电致发光器件，其特征在于，所述电荷生成层为从所述阳极指向所述阴极层叠70nm～110nm的HAT-CN与15nm～20nm的NPB薄膜。
8.如权利要求7所述非掺杂三色白光串联有机电致发光器件，其特征在于，所述阳极为ITO薄膜阳极或石墨烯薄膜阳极。
9.一种非掺杂三色白光串联有机电致发光器件制备方法，其特征在于，包括：
步骤1、在基板上制备ITO薄膜或石墨烯薄膜作为阳极；
步骤2、在所述阳极上制备第一非掺杂发光单元，所述第一非掺杂发光单元依次包括依次制备的空穴注入层、空穴传输层、第一非掺杂发光层、电子传输层、电子注入层；
步骤3、在所述第一非掺杂发光层上制备第一电荷生成层；
步骤4，重复所述步骤2和所述步骤3，在所述第一电荷生成层上制备第二非掺杂发光单元、第二电荷生成层和第三非掺杂发光单元；
步骤5，在所述第三非掺杂发光单元上制备阴极。
10.如权利要求9所述非掺杂三色白光串联有机电致发光器件制备方法，其特征在于，所述述第一非掺杂发光单元、所述第二非掺杂发光单元、第三非掺杂发光单元的发光颜色依次为红、绿、蓝，或红、蓝、黄。
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