CN108807710A - 非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件及制备方法，其中有机电致发光器件包括基板、阳极、阴极和介于所述阳极与所述阴极之间的有机功能层；所述有机功能层包括多个白光发光单元，多个白光发光单元串联后形成多个白光发光区；蓝色磷光材料和蓝色延迟荧光材料的三线态能级一般较高，为了满足这些材料需求，则要求这些材料的主体具有更高的三线态能级，这无疑增加了高能级材料的合成难度，所以非掺杂蓝光层不仅可以有效解决这一难题，还可以大大简化工艺，节约时间和成本。
Description
技术领域
本发明涉及有机半导体技术领域，具体涉及一种非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件及制备方法。
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。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.2005年,长春应化所的马东阁等人首次报道了串联WOLED,器件的结构为：ITO/NPB/DNA/BCP/Alq3/BCP:Li/V2O5/NPB/Alq3:DCJTB/Alq3/LiF/Al(Appl.Phys.Lett.2005,87,173510.).其中以DNA/BCP/Alq3作为第一发光单元产生蓝光和绿光,Alq3:DCJTB作为第二发光单元产生红光,BCP:Li/V2O5作为电荷生成层有效的连接两个发光单元.空穴和电子在电荷生成层中产生,在电场作用下,分别传输到相邻的NPB和Alq3层中.并且他们通过对比第一发光单元的蓝绿光器件(2.2cd·A-1,0.5lm·W-1,890cd·m-2)和第二发光单元的红光器件(6cd·A-1,2.1lm·W-1,8300cd·m-2),发现串联WOLED的电流效率和亮度都大于两个单发光单元器件的总和(最大效率可达10.7cd·A-1,最大亮度10200cd·m-2),而功率效率则等于两个单发光单元器件的总和(2.6lm·W-1).同时,Chang等人采用光学吸收率较低的Mg:Alq3/WO3作为电荷生成层,将两个单白光发光单元连接起来,发现受微腔效应的影响,串联WOLED的效率(22cd·A-1)是单发光单元器件的三倍,并且在100cd·m-2亮度下,寿命超过80000h(Appl.Phys.Lett.2005,87,253501.).最近,Son等人首先合成出一种高效的蓝色磷光主体(TATA),可以得到基于FIrpic发光高效蓝光OLED(46.2cd·A-1,45.4lm·W-1),并将高效的黄光单元层(86.8cd·A-1,90.5lm·W-1)通过电荷生成层TmPyPB：Rb2CO3/Al/HAT-CN进行连接.器件的启亮电压(亮度为1cd·m-2)低至4.55V,最大功率效率为65.4lm·W-1,最大电流效率为129.5cd·A-1,最大外量子效率为49.5％.即使在1000cd·m-2亮度下,器件的功率效率仍可高达为63.1lm·W-1,电流效率高达128.8cd·A-1,外量子效率高达49.2％,这充分展示了串联OLED的良好前景(J.Mater.Chem.C 2013,1,5008.).
目前文献上白光串联器件的结构复杂，并且几乎都需要运用到掺杂技术进行制备发光层；此外，串联白色器件中蓝光层的改善依旧是个难题，并且很少对角度依赖性进行考虑。针对现有技术不足，提供一种新颖的、高效率的、结构简单、工艺简单，光谱稳定串联白色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
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件及制备方法，器件发光高效率高、发光光谱稳定、结构简单且制备工艺简单。
本发明的非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件，包括基板、阳极、阴极和介于所述阳极与所述阴极之间的有机功能层；
所述有机功能层包括多个白光发光单元，多个白光发光单元串联后形成多个白光发光区。
进一步，单个白光发光单元包括至少一层非掺杂蓝光层与至少一层掺杂互补光发光层，非掺杂蓝光层与掺杂互补光发光层所产生的光色混合后得到白光并构成白光发光单元。
进一步，所述非掺杂蓝光层由磷光材料和延迟荧光材料中的至少一种构成。
进一步，所述有机电致发光器件的白光发光单元里面的每层发光层厚度为0.01-200nm。
进一步，单个白光发光单元包括一层非掺杂蓝光层与一层掺杂互补光发光层，非掺杂蓝光层与一层掺杂互补光发光层之间设置有厚度为0.01-30nm的间隔层。
进一步，所述间隔层采用非掺杂技术进行制备而成。
进一步，所述有机电致发光器件的结构为：ITO/HAT-CN(100nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/FIrpic(0.5nm)/CBP：PO-01(10nm,10％)/TmPyPB(15nm)/Bepp2:KBH4(10nm,15％)/HAT-CN(120nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/FIrpic(0.5nm)/CBP：PO-01(10nm,10％)/TmPyPB(50nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(200nm)。
本发明还公开了一种制备上述结构的非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件的方法，包括下列步骤：
(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薄膜作为空穴传输层。
(5)、在上述空穴注入层2上以真空蒸镀方法制备0.5nm的FIrpic薄膜作为蓝色磷光层。
(6)、在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的CBP:PO-01薄膜作为黄色磷光层。
(7)、在上述黄色磷光层上以真空蒸镀方法制备15nm厚度的TmPyPB薄膜作为电子传输层。
(8)、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。
(9)、在上述电子注入层上以真空蒸镀方法制备120nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜厚作为电荷生成层。
(10)、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。
(11)、在上述空穴注入层上以真空蒸镀方法制备0.5nm的FIrpic薄膜作为蓝色磷光层。
(12)、在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的CBP:PO-01薄膜作为黄色磷光层。
(13)、在上述黄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。
(14)、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。
(15)、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。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件及制备方法，蓝色磷光材料和蓝色延迟荧光材料的三线态能级一般较高，为了满足这些材料需求，则要求这些材料的主体具有更高的三线态能级，这无疑增加了高能级材料的合成难度，所以非掺杂蓝光层不仅可以有效解决这一难题，还可以大大简化工艺，节约时间和成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2–图12为本发明中器件其他组合的结构示意图；
图13为本发明中器件A的发光效率图。
具体实施方式
如图所示，本实施例中的非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件，包括基板、阳极、阴极和介于所述阳极与所述阴极之间的有机功能层；所述有机功能层包括多个白光发光单元，多个白光发光单元串联后形成多个白光发光区；所述白光发光单元通过电荷生成层进行叠加串联，所述电荷生成层将N层白光发光单元连接起来，其中N≥2，电荷生成层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；
所述串联器件由于将白光发光单元串联起来，能有效降低角度依赖性，有利于该器件在显示等领域的应用；单个白光发光单元包括至少一层非掺杂蓝光层与至少一层掺杂互补光发光层，非掺杂蓝光层与掺杂互补光发光层所产生的光色混合后得到白光并构成白光发光单元；所述非掺杂蓝光层由磷光材料和延迟荧光材料中的至少一种构成；由于磷光材料和延迟荧光材料既能俘获单线态激子也能俘获三线态激子，使得该发光单元中的内量子效率可以高达100％；
所述非掺杂蓝光层可以避免磷光材料和延迟荧光材料所需高三线态主体选择难的问题，因为蓝色磷光材料和蓝色延迟荧光材料的三线态能级一般较高，为了满足这些材料需求，则要求这些材料的主体具有更高的三线态能级，这无疑增加了高能级材料的合成难度，所以非掺杂蓝光层不仅可以有效解决这一难题，还可以大大简化工艺，节约时间和成本。
本实施例中，所述有机电致发光器件的白光发光单元里面的每层发光层厚度为0.01-200nm，本实施例优选每层发光层厚度为100nm。
本实施例中，单个白光发光单元包括一层非掺杂蓝光层与一层掺杂互补光发光层，非掺杂蓝光层与一层掺杂互补光发光层之间设置有厚度为0.01-30nm的间隔层；间隔层优选为15nm。
本实施例中，所述间隔层采用非掺杂技术进行制备而成；所述间隔层采用非掺杂技术进行制备，可以简化工艺；
所述间隔层的能级与发光层直接的能级要进行匹配，尤其是三线态能级要不低于所接触的发光层的三线态能级0.2eV，避免过多的激子被淬灭，影响器件的效率。
本实施例中，所述有机电致发光器件的结构为：ITO/HAT-CN(100nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/FIrpic(0.5nm)/CBP：PO-01(10nm,10％)/TmPyPB(15nm)/Bepp2:KBH4(10nm,15％)/HAT-CN(120nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/FIrpic(0.5nm)/CBP：PO-01(10nm,10％)/TmPyPB(50nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(200nm)；
其中，ITO：阳极，氧化铟锡
HAT-CN：空穴注入层，2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲；
NPB：空穴传输层，N,N′-二(1-萘基)-N,N′-二苯基-1,1′-联苯-4-4′-二胺。
TCTA：空穴传输层，4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺
FIrpic：蓝色磷光层，双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱
CBP：PO-01：黄色磷光层，4,4'-二(9-咔唑)联苯：乙酰丙酮酸二(4-苯基-噻吩[3,2-c]吡啶-C2,N)合铱(III)
TmPyPB：电子传输层，1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯
Bepp2:KBH4：电子注入层，双[2-(2-吡啶基)苯酚]铍：硼氢化钾
Cs2CO3：电子注入层，碳酸铯
Al：阴极，铝。
本发明还公开了一种制备上述结构的非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件的方法，包括下列步骤：
(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薄膜作为空穴传输层。
(5)、在上述空穴注入层2上以真空蒸镀方法制备0.5nm的FIrpic薄膜作为蓝色磷光层。
(6)、在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的CBP:PO-01薄膜作为黄色磷光层。
(7)、在上述黄色磷光层上以真空蒸镀方法制备15nm厚度的TmPyPB薄膜作为电子传输层。
(8)、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。
(9)、在上述电子注入层上以真空蒸镀方法制备120nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜厚作为电荷生成层。
(10)、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。
(11)、在上述空穴注入层上以真空蒸镀方法制备0.5nm的FIrpic薄膜作为蓝色磷光层。
(12)、在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的CBP:PO-01薄膜作为黄色磷光层。
(13)、在上述黄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。
(14)、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。
(15)、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的效率图如图13所示。器件A的最大效率为75cd/A。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，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宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件，其特征在于：包括基板、阳极、阴极和介于所述阳极与所述阴极之间的有机功能层；
所述有机功能层包括多个白光发光单元，多个白光发光单元串联后形成多个白光发光区。
2.根据权利要求1所述的非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件，其特征在于：单个白光发光单元包括至少一层非掺杂蓝光层与至少一层掺杂互补光发光层，非掺杂蓝光层与掺杂互补光发光层所产生的光色混合后得到白光并构成白光发光单元。
3.根据权利要求2所述的非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件，其特征在于：所述非掺杂蓝光层由磷光材料和延迟荧光材料中的至少一种构成。
4.根据权利要求3所述的非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件，其特征在于：所述有机电致发光器件的白光发光单元里面的每层发光层厚度为0.01-200nm。
5.根据权利要求4所述的非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件，其特征在于：单个白光发光单元包括一层非掺杂蓝光层与一层掺杂互补光发光层，非掺杂蓝光层与一层掺杂互补光发光层之间设置有厚度为0.01-30nm的间隔层。
6.根据权利要求5所述的非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件，其特征在于：所述间隔层采用非掺杂技术进行制备而成。
7.根据权利要求1所述的非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件，其特征在于：所述有机电致发光器件的结构为：ITO/HAT-CN(100nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/FIrpic(0.5nm)/CBP：PO-01(10nm,10％)/TmPyPB(15nm)/Bepp2:KBH4(10nm,15％)/HAT-CN(120nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/FIrpic(0.5nm)/CBP：PO-01(10nm,10％)/TmPyPB(50nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(200nm)。
8.一种制备权利要求7所述的非掺杂与掺杂互补白光串联有机电致发光器件的方法，其特征在于：包括下列步骤：
(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薄膜作为空穴传输层。
(5)、在上述空穴注入层2上以真空蒸镀方法制备0.5nm的FIrpic薄膜作为蓝色磷光层。
(6)、在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的CBP:PO-01薄膜作为黄色磷光层。
(7)、在上述黄色磷光层上以真空蒸镀方法制备15nm厚度的TmPyPB薄膜作为电子传输层。
(8)、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。
(9)、在上述电子注入层上以真空蒸镀方法制备120nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜厚作为电荷生成层。
(10)、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。
(11)、在上述空穴注入层上以真空蒸镀方法制备0.5nm的FIrpic薄膜作为蓝色磷光层。
(12)、在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的CBP:PO-01薄膜作为黄色磷光层。
(13)、在上述黄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。
(14)、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。
(15)、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。
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