CN108649129A - 一种蓝光有机电致发光器件 - Google Patents

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王培�
陈爱
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Abstract

本发明请求保护一种蓝光有机电致发光器件，包括基板，堆叠设置的第一电极层、第一电极修饰层、空穴传输层、电子阻挡层、双发光层、电子传输层、第二电极修饰层、第二电极。双发光层包括第一发光单元与第二发光单元，第一发光单元与第二发光单元均包括主体材料、客体材料，器件中第二发光单元主体材料与电子传输层分别为TmPyPb与TPBi，第二发光层主体材料与客体材料较近的三线态能级、电子传输材料良好的空穴阻挡特性使得双发光层蓝光器件的性能最优，器件最大发光效率达到23.78cd/A。

Description

一种蓝光有机电致发光器件
技术领域
本发明属于有机电致发光器件技术领域，特别是一种双发光层蓝光有机电致发光器件。
背景技术
有机电致发光器件具有自发光、广视角、功耗低、可制作成大面积、超薄可弯曲等优点，还可用作照明光源、全彩显示和背光源等。当前红光、绿光有机电致发光器件已经满足了工业应用标准，而作为实现全彩化以及单色显示必不可少的蓝光，由于蓝色有机发光二极管寿命、亮度、发光效率较差，一直是当前研究的热点。
针对单发光层器件，激子容易扩散到电极引起淬灭。H Fukagawa等将FIr6分别掺入Ad-Cz和UGH2中制备了量子效率达15.7％的双发光层蓝光器件。J HLee等将Firpic分别掺入mCP和OXD中制备了性能优于单发光层的双发光层蓝光器件。Bang等设计了MADN掺入mCP和BCP掺入MADN作为双发光层蓝光器件，其亮度为10270cd/m2。双发光层蓝光器件极大地提高了器件效率，具有广阔的研究前景。以上现有技术的不足之处在于并未在器件的各种功能层材料搭配之间寻找到最优解，能够充当不同功能层的材料种类较多，针对如何进行最优材料搭配并未提及，很有可能器件效率能进一步提升。本发明通过以一双发光层结构，采用选材时以主客体较近的三线态能级、良好空穴阻挡特性的电子传输材料将电子与空穴限制在发光区域内，提高了能量利用效率，获得了最优的材料搭配。
可见，针对双发光层蓝光有机电致发光器件中主体、客体材料搭配，电子传输层材料选择等对器件性能有着至关重要的影响。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种提高了器件效率的蓝光有机电致发光器件。本发明的技术方案如下：
一种蓝光有机电致发光器件，其包括基板，所述基板上设置有第一电极层，所述第一电极层上设置有第一电极修饰层，所述第一电极修饰层上设置有空穴传输层，所述空穴传输层上设置有电子阻挡层，所述电子阻挡层上设置有双发光层，所述双发光层上设置有电子传输层，所述电子传输层上设置有第二电极修饰层，所述第二电极修饰层上设置有第二电极层，其中第一电极层用于作为器件的阳极，产生空穴，第一电极修饰层用于提高器件空穴注入效率，空穴传输层用于提高器件空穴注入效率，电子阻挡层用于阻挡电子扩散到阳极使得更多电子与空穴在发光区域形成激子复合发光，双发光层用于器件的核心部位，蓝色磷光发光区域，电子传输层用于传输电子更快地达到发光区域，第二电极修饰层用于提高器件电子注入效率，第二电极层用于作为器件的阴极，产生电子。
进一步的，所述双发光层包括第一发光单元与第二发光单元，第一发光单元与第二发光单元均包括主体材料、客体材料，采用主客体掺杂的方式进行掺杂。
进一步的，所述第二发光单元主体材料为TmPyPb，客体材料为Firpic；第一发光单元(6)的主体材料为TCTA，客体材料为Firpic)，所述电子传输层为0TPBi。
进一步的，所述第一发光单元与第二发光单元均为蓝色磷光发光单元。
进一步的，所述第一发光单元与第二发光单元是按照客体以质量分数10％掺杂进入主体材料。
进一步的，所述第二发光单元的主体材料为与客体材料三线态能级接近。
进一步的，所述第一发光单元与第二发光单元的厚度分别为20nm、10nm。
进一步的，所述第二发光单元客体三线态能级高于主体，客体部分激子发生能量回传给主体，形成主体三线态激子。
进一步的，所述第一电极层采用无机材料或者有机导电聚合物，第二电极层采用锂、镁、钙、锶、铝或铟在内的功函数较低的金属或者其与金、银、铜的合金；所述空穴传输层选择NPB、TPD、TAPC、CBP、TCTA、mCP中的一种；所述电子传输层材料选择Alq3、BCP、Bphen、BAlq、TPBi、TmPyPb中的一种；所述第二电极修饰层材料选自Liq、LiF、YF3中的一种。
进一步的，所述第一电极层采用无机材料氧化铟锡ITO，所述第二电极层采用铝，所述发光层客体材料选用Firpic，所述电子传输层材料选用TPBi，第二电极修饰层材料采用LiF。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明通过一种双发光层结构，其中第一发光单元既充当了发光核心组件，又作为一种电子阻挡层，限制了电子扩散到阳极处形成电流被浪费。同时在第二发光单元内部，主客体材料之间三线态能级较近，器件电子传输层材料具有良好的空穴阻挡特性使得更多的载流子被限制在第二发光单元内部形成激子复合发光，提高了能量利用效率。本发明器件结构包含了有机电致发光器件中常见的功能层结构以及本结构中创新的既充当发光层又充当电子阻挡层结构的第一发光单元，能够以较近三线态能级在内部形成能量共振提高能量利用率的第二发光单元，以及与第二发光单元材料匹配的电子传输层材料。这些结构既相互独立，又互相影响与促进，形成了良好的发光器件体系。针对本发明，采用阻挡特性以及能量共振，实现了对器件的效率地良好的提升，对双发光层器件材料选择与搭配提出了新的见解。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例蓝光有机电致发光器件的结构图；
如图1所示，其器件各层的名称为：1-基板、2-第一电极层、3-第一电极层修饰层、4-空穴传输层、5-电子阻挡层、6-第一发光单元、7-第二发光单元、8-电子传输层、9-第二电极修饰层、10-第二电极层。
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、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
如图1所示，本发明所述的蓝光有机电致发光器件，包括基板1、堆叠设置的第一电极层2、第一电极修饰层3、空穴传输层4、电子阻挡层5、双发光层6-7、电子传输层8、第二电极修饰层9、第二电极10，所述双发光层包括第一发光单元6与第二发光单元7，第一发光单元与第二发光单元均包括主体材料、客体材料。器件结构简单，器件中第二发光单元主体材料与电子传输层分别为TmPyPb与TPBi，蓝色发光单元优选主客体掺杂。
所述的两个发光单元6-7是按照客体以质量分数10％掺杂进入主体材料。
所述的第二发光单元7主体材料为与客体材料三线态能级接近。
所述的电子传输层8材料具有良好的空穴阻挡特性。
所述的第一与第二发光单元6-7厚度分别为20nm、10nm，以及在所述发光层两侧分别设置的空穴传输层4、电子传输层8和第二电极修饰层9。
本发明的器件结构为：基板/ITO(140nm)/MoO3(1nm)/NPB(35nm)/TCTA(5nm)/Firpic:TCTA 10wt％(20nm)/Firpic:TmPyPb10wt％(10nm)/TPBi(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)
对比例
对比器件的结构如下：
器件与对比器件的结构相比，器件与对比器件相比：各层厚度均不改变，对比器件改变的是第二发光单元的主体材料和器件电子传输层材料。本发明器件与对比器件的最大发光效率如下表。
TmPyPb、Firpic、TPBi的三线态能级分别为2.62eV、2.65eV、2.8eV，Firpic三线态能级高于TmPyPb，但TmPyPb三线态能级略低于Firpic三线态能级，这就导致发光过程包括正常退激辐射和延迟退激辐射。因为第二发光单元客体三线态能级高于主体，客体部分激子发生能量回传给主体，形成主体三线态激子。主体较长寿命的三线态激子在转移过程中，一部分用于客体发光，即延迟辐射发光；一部分转移到其他区域。TPBi为电子传输层材料所制备的器件由于更好的阻挡特性导致更多激子被限制在发光层内，使得器件拥有最大能量利用率，获得了最大发光效率23.78cd/A，比单层对比器件C的最大发光效率提高了23.1％。
本次发明中所用到有机物简写、名称及分子结构如下：
本发明的有机电致发光器件实施例中若无特别说明，各层可用材料如下：
第一电极层(阳极)：可以采用无机材料或者有机导电聚合物。无机材料一般为氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)等金属氧化物或者金、银、铜等功函数较高的材料；有机导电聚合物一般有聚噻吩/聚乙烯基苯磺酸钠(PEDOT/PSS)、聚苯胺中的一种。本发明优选ITO。
第二电极层(阴极)：一般采用锂、镁、钙、锶、铝、铟等功函数较低的金属或者其与金、银、铜的合金等。本发明中优选Al。
空穴传输层：可以选择NPB、TPD、TAPC、CBP、TCTA、mCP等。
发光层主体材料：选择与客体相配套或适应的材料即可。
发光层客体材料：FirN4、Fir6、Firpic等均可用作蓝色磷光客体材料，本发明中为制备蓝光磷光，优先选用Firpic。
电子传输层材料：可以选用的有，Alq3、BCP、Bphen、BAlq、TPBi、TmPyPb等，本发明优先选用TPBi。
第二电极修饰层材料：可以用Liq、LiF、YF3等化合物，本发明优先选用LiF。
上述有机物均可通过CAS库查询到相关名称及结构式，此处不再一一列举。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种蓝光有机电致发光器件，其特征在于，包括基板(1)，所述基板(1)上设置有第一电极层(2)，所述第一电极层(2)上设置有第一电极修饰层(3)，所述第一电极修饰层(3)上设置有空穴传输层(4)，所述空穴传输层(4)上设置有电子阻挡层(5)，所述电子阻挡层(5)上设置有双发光层，所述双发光层上设置有电子传输层(8)，所述电子传输层(8)上设置有第二电极修饰层(9)，所述第二电极修饰层(9)上设置有第二电极层(10)，其中第一电极层(2)用于作为器件的阳极，产生空穴，第一电极修饰层(3)用于提高器件空穴注入效率，空穴传输层(4)用于将空穴更快地传输到发光区域，电子阻挡层(5)用于阻挡电子扩散到阳极使得更多电子与空穴在发光区域形成激子复合发光，双发光层用于器件的核心部位，蓝色磷光发光区域，电子传输层(8)用于传输电子更快地达到发光区域，第二电极修饰层(9)用于提高器件电子注入效率，第二电极层10用于作为器件的阴极，产生电子。
2.根据权利要求1所述的蓝光有机电致发光器件，其特征在于，所述双发光层包括第一发光单元(6)与第二发光单元(7)，第一发光单元(6)与第二发光单元(7)均包括主体材料、客体材料，采用主客体掺杂的方式进行掺杂。
3.根据权利要求2所述的蓝光有机电致发光器件，其特征在于，所述第二发光单元(7)主体材料为TmPyPb，客体材料为Firpic；第一发光单元(6)的主体材料为TCTA，客体材料为Firpic，所述电子传输层为0TPBi。
4.根据权利要求2所述的蓝光有机电致发光器件，其特征在于，所述第一发光单元(6)与第二发光单元(7)均为蓝色磷光发光单元。
5.根据权利要求2-4之一所述的蓝光有机电致发光器件，其特征在于，所述第一发光单元(6)与第二发光单元(7)是按照客体以质量分数10％掺杂进入主体材料。
6.根据权利要求2-4之一所述的蓝光有机电致发光器件，其特征在于，所述第二发光单元(7)的主体材料为与客体材料三线态能级接近。
7.根据权利要求2-4之一所述的蓝光有机电致发光器件，其特征在于，所述第一发光单元(6)与第二发光单元(7)的厚度分别为20nm、10nm。
8.根据权利要求6所述的蓝光有机电致发光器件，其特征在于，所述第二发光单元客体三线态能级高于主体，客体部分激子发生能量回传给主体，形成主体三线态激子。
9.根据权利要求1-4之一所述的蓝光有机电致发光器件，其特征在于，所述第一电极层(2)采用无机材料或者有机导电聚合物，第二电极层(10)采用锂、镁、钙、锶、铝或铟在内的功函数较低的金属或者其与金、银、铜的合金；所述空穴传输层(4)选择NPB、TPD、TAPC、CBP、TCTA、mCP中的一种；所述电子传输层(8)材料选择Alq3、BCP、Bphen、BAlq、TPBi、TmPyPb中的一种；所述第二电极修饰层(9)材料选自Liq、LiF、YF3中的一种。
10.根据权利要求9所述的蓝光有机电致发光器件，其特征在于，所述第一电极层(2)采用无机材料氧化铟锡ITO，所述第二电极层(10)采用铝，所述发光层客体材料选用Firpic，所述电子传输层(8)材料选用TPBi，第二电极修饰层(9)材料采用LiF。
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