CN109904351B - 白色有机发光二极管，其制备方法以及有机发光显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种白色有机发光二极管，包括阳极层、阴极层以及位于阳极层和阴极层之间的有机薄膜层，其特征在于，所述有机薄膜层的主体材料为多元级联基激复合物。本发明还公开了所述白色有机发光二极管的制备方法，以及包括所述白色有机发光二极管的有机发光显示器。本发明的白色有机发光二极管，既提高了白光发光二极管的效率，又降低了电压。

Description

白色有机发光二极管，其制备方法以及有机发光显示器

技术领域

本发明涉及有机半导体器件领域，具体涉及一种白色有机发光二极管，其制备方法以及及包括所述白色有机发光二极管的有机发光显示器。

背景技术

有机发光二极管现在已经广泛应用于屏幕显示和照明领域。红/绿/蓝三原色或者其他互补色是构建白光器件的关键所在，功率效率、外量子效率等是衡量白光器件的重要标准。基激复合物在白光器件由于其结构带来的高效率、低电压等特点，具有很大的市场前景。通常，传统基激复合物需要一种空穴传输材料和一种电子传输材料，两者形成的复合物不仅可以作为发光材料还可以作为蓝/绿/红光材料的主体。基激复合物在有发光二极管中的应用提高了电荷传输能力，使电子空穴传输更加平衡，提高器件的性能和稳定性。但是当基激复合物在白光器件中作为主体时比单色光器件(蓝/绿/红)的主体更加复杂，因为有多种染料同时作为客体掺杂进主体中。因为需要保证掺杂进的客体能够充分利用形成的激子，形成基激复合物的空穴传输材料和电子传输材料都需要具有较高的三线态，同时要求空穴传输材料有深的最高占据轨道(HOMO)和电子传输材料有浅的最低非占据轨道(LUMO)。这些都将导致需要较大的电压来克服基激复合物与周围连接层形成的势垒。进一步降低电压同时提高器件效率，结构上的创新是必不可少的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种白色有机发光二极管，其有机发光层结构应用了多种级联基激复合物做主体，提高了白光发光二极管的效率，又降低了电压。这种新型的结构，既可以作为两元的互补色染料掺杂的主体，又可以作为多元染料的主体。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种白色有机发光二极管，包括阳极层、阴极层以及位于阳极层和阴极层之间的有机薄膜层，所述有机薄膜层的主体材料为多元级联基激复合物。

本发明中，具体几元级联的基激复合物不受限制，形成基激复合物的给体和受体数量不受限制，是否相同的给体或者受体也不受限制。

进一步地，所述白色有机发光二极管的结构包括依次设置的导电基片、空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、有机发光层、电子传输层、电极修饰层和阴极层，所述有机发光层的主体材料为多元级联基激复合物。

进一步地，所述多元级联基激复合物为4-((3,5-双(二苯基氨基)苯基)(苯基)氨基)苄腈(CNTPA-DPA)、N,N'-二咔唑基-3,5-苯(mCP)分别与(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(苯-3,1-二基)三-(二苯基氧化膦)(PO-T2T)形成的基激复合物。

进一步地，所述有机发光层包括有机黄色发光层和有机蓝色发光层，所述有机黄色发光层以CNTPA-DPA与PO-T2T形成的基激复合物为主体材料，所述有机蓝色发光层以mCP和PO-T2T形成的基激复合物为主体材料。

进一步地，所述的有机黄色发光层的掺杂染料为双(4-苯并噻吩[3,2-C])吡啶-N,C2)乙酰丙酮合铱(PO-01)，所述的有机蓝色发光层的掺杂染料为双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酸合铱(FIrpic)。

进一步地，所述有机黄色发光层中，CNTPA-DPA与PO-T2T的质量比为1:1，有机黄色发光染料的掺杂浓度为4％(质量比)；

所述有机蓝色发光层中，mCP与PO-T2T的质量比为1:1，有机黄色发光染料的掺杂浓度为15％(质量比)。

进一步地，所述导电基片为ITO透明导电玻璃基片，所述空穴注入层的材料为2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲(HAT-CN)；所述空穴传输层的材料为1,1-二[4-[N,N′-二(p-甲苯基)氨基]苯基]环己烷(TAPC)；所述电子阻挡层的材料为4,4',4”-三(咔唑-9-基)-三苯胺(TCTA)；所述电子传输层的材料为(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(苯-3,1-二基)三-(二苯基氧化膦)(PO-T2T)；所述电极修饰层的材料为8-羟基喹啉-锂；所述阴极层的材料为金属铝或金属银。

进一步地，所述空穴注入层的厚度为10nm，空穴传输层的厚度为40nm，电子阻挡层的厚度为10nm，有机黄色发光层的厚度为3nm，有机蓝色发光层的厚度为20nm，电子传输层的厚度为45nm，电极修饰层和阴极层的厚度分别为2nm和120nm。

进一步地，所述白光有机发光二极管的发光光谱覆盖380～780nm的可见光范围。

此外，本发明还提供了上述白色有机发光二极管的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供透明导电基片；

(2)在所述透明导电基片上依次蒸镀空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层；

(3)采用三加热源共蒸镀技术在步骤2蒸镀得到的电子阻挡层上蒸镀有机黄色发光层；

(4)采用三加热源共蒸镀技术在步骤3蒸镀得到的有机黄色发光层上蒸镀有机蓝色发光层；

(5)在步骤4蒸镀得到的有机蓝色发光层上蒸镀电子传输层；

(6)在步骤5蒸镀得到的电子传输层上依次真空蒸镀电极修饰层和阴极层，即得所述白色有机发光二极管。

此外，本发明还提供了一种有机发光显示器，包括所述的白色有机发光二极管。

本发明的有益效果：

本发明的白色有机发光二极管，采用多元级联基激复合物作为机发光层的主体材料，具有更好的能级匹配和更好的能量传递，避免了电子和空穴注入的势垒，降低了电压，同时，针对不同的发光材料的能带宽度选择对应的基激复合物做主体保证了能量的充分利用，避免了能量的浪费。制作过程易于操作，具有极大的工业前景，为高效率的白光有机发光二极管的制作提供了更加优异的方法。

附图说明

图1为本发明多元基激复合物为主体的白色有机发光二极管器件W1结构示意图；

图2为传统的单一基激复合物为主体的白色有机发光二极管器件W2结构示意图；

图3为本发明的结构W1与传统结构W2得到的电流-电压-亮度性能对比图；

图4为本发明的结构W1与传统结构W2得到的功率效率-亮度-外量子效率性能对比图；

图5为本发明的结构W1的电致发光光谱图；

图6为传统结构W2的电致发光光谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

以下是本发明所述结构应用于有机白色发光二极管器件中的具体实施案例和性能表现。值得注意的是，实施使用的是热蒸镀法制作器件，本申请所述的有机材料不限于热蒸镀法制备的器件。

实施例1

器件结构为W1：ITO/HATCN(10nm)/TAPC(40nm)/TCTA(10nm)/CNTPA-DPA：PO-T2T：PO-01(1：1 4wt％，3nm)/mCP:PO-T2T：FIrpic(1：1 15wt％,20nm)/PO-

T2T(45nm)/Liq(2nm)/Al(120nm)

器件的制作步骤为：

第一步清洗具有刻蚀好的ITO图形的玻璃基底，先用洗涤剂清洗，然后用丙酮和乙醇各超声3次，最后用去离子水超声一次，放入烘箱烘干20分钟；

第二步用紫外臭氧机进行处理15分钟；

第三步将ITO基底和用到的金属、有机材料放入真空腔体，抽真空至低于4.0×10^{- 6}Torr；

第四步在ITO基底上依次蒸镀HATCN，厚度为10nm；TAPC，厚度为40nm；TCTA电子阻挡层10nm；蒸镀的速率控制在

第五步用三加热源共蒸镀技术，将质量比为1:1的CNTPA-DPA和PO-T2T作为激基复合物主体，PO-01作为黄光染料掺杂进主体，PO-01的质量比为4％，其中蒸镀的速率为

蒸镀的厚度为3nm；

第六步用三加热源共蒸镀技术，将质量比为1:1的mCP和PO-T2T作为激基复合物主体，FIrpic作为蓝光染料掺杂进主体，FIrpic的质量比为15％，其中蒸镀的速率为

蒸镀的厚度为20nm；

第七步将第六步中的mCP和FIrpic的蒸镀功率降为0，待只有PO-T2T的蒸镀速率显示时，蒸镀电子传输层，厚度为45nm；

第八步依次蒸镀电极修饰层Liq和电极层Al，其中Liq的速率为

厚度为2nm，Al的速率为

厚度为120nm。

对比例1

器件结构为W2：ITO/HATCN(10nm)/TAPC(40nm)/TCTA(10nm)/mCP：PO-T2T：PO-01(1：1 4wt％，3nm)/mCP:PO-T2T：FIrpic(1：1 15wt％,20nm)/PO-

T2T(45nm)/Liq(2nm)/Al(120nm)

器件的制作步骤为：

第一步清洗具有刻蚀好的ITO图形的玻璃基底，先用洗涤剂清洗，然后用丙酮和乙醇各超声3次，最后用去离子水超声一次，放入烘箱烘干20分钟；

第二步用紫外臭氧机进行处理15分钟；

第三步将ITO基底和用到的金属、有机材料放入真空腔体，抽真空至低于4.0×10^{- 6}Torr；

第四步在ITO基底上依次蒸镀HATCN，厚度为10nm；TAPC，厚度为40nm；TCTA电子阻挡层10nm；蒸镀的速率控制在

第五步用三加热源共蒸镀技术，将质量比为1:1的mCP和PO-T2T作为激基复合物主体，PO-01作为黄光染料掺杂进主体，PO-01的质量比为4％，其中蒸镀的速率为

蒸镀的厚度为3nm；

第六步用三加热源共蒸镀技术，将质量比为1:1的mCP和PO-T2T作为激基复合物主体，FIrpic作为蓝光染料掺杂进主体，FIrpic的质量比为15％，其中蒸镀的速率为

蒸镀的厚度为20nm；

第七步将第六步中的mCP和FIrpic的蒸镀功率降为0，待只有PO-T2T的蒸镀速率显示时，蒸镀电子传输层，厚度为45nm；

第八步依次蒸镀电极修饰层Liq和电极层Al，其中Liq的速率为

厚度为2nm，Al的速率为

厚度为120nm。

对比实施例1和对比例1，不同之处在于W1应用了更加适配的CNTPA-DPA和PO-T2T形成的基激复合物做主体，而W2采用的是与蓝光单元相同的基激复合物做主体。W1和W2的性能表现如表1所示。

表1 W1和W2的性能表现

图3为W1和W2的电流-电压-亮度曲线，从图中可以看出，W1的电荷传输好于W2，在同样亮度下，W1的电压也明显低于W2，说明了本发明的结构能级更加匹配，优于传统结构，电压更低。

图4为W1和W2的功率效率-亮度-外量子效率的曲线，从图中可以看出在同样亮度下无论功率效率还是外量子效率，W1都优于W2，功率效率和外量子效率的最大值分别提高了45.7％和19.6％，说明本发明的结构能够更加充分利用能量，避免了传统结构带来的能量浪费。

图5和图6为W1和W2的电致光谱，从图中可以看出，在黄色染料和蓝色染料相同的掺杂浓度的情况下，W1的光谱和色坐标明显好于W2，说明本发明的结构合理的能级搭配能够保证电子和空穴的充分注入，不同发光单元充分利用形成的激子。

综上所述，本发明所设计的多元基激复合物的结构优于传统结构。主要的区别在于本发明的结构使得能级更加匹配，能量利用更加充分，进而器件效率得到大幅度提升，驱动电压也相应降低，这具有很大的工业应用前景。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种白色有机发光二极管，其特征在于，包括依次设置的导电基片、空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、有机发光层、电子传输层、电极修饰层和阴极层；所述有机发光层包括有机黄色发光层和有机蓝色发光层，所述有机黄色发光层以4-((3,5-双(二苯基氨基)苯基)(苯基)氨基)苄腈与PO-T2T形成的基激复合物为主体材料，所述有机蓝色发光层以mCP和PO-T2T形成的基激复合物为主体材料；所述有机黄色发光层的掺杂染料为双(4-苯并噻吩[3,2-C])吡啶-N,C2)乙酰丙酮合铱，所述有机蓝色发光层的掺杂染料为双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酸合铱。

2.如权利要求1所述的白色有机发光二极管，其特征在于，所述有机黄色发光层中，4-((3,5-双(二苯基氨基)苯基)(苯基)氨基)苄腈与PO-T2T的质量比为1:1，有机黄色发光染料的掺杂浓度为4％(质量比)；所述有机蓝色发光层中，mCP与PO-T2T的质量比为1:1，有机黄色发光染料的掺杂浓度为15％(质量比)。

3.如权利要求1所述的白色有机发光二极管，其特征在于，所述导电基片为ITO透明导电玻璃基片，所述空穴注入层的材料为2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲；所述空穴传输层的材料为1,1-二[4-[N,N′-二(p-甲苯基)氨基]苯基]环己烷；所述电子阻挡层的材料为4,4',4”-三(咔唑-9-基)-三苯胺；所述电子传输层的材料为(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(苯-3,1-二基)三-(二苯基氧化膦)；所述电极修饰层的材料为8-羟基喹啉-锂；所述阴极层的材料为金属铝或金属银。

4.如权利要求1所述的白色有机发光二极管，其特征在于，所述白色 有机发光二极管的发光光谱覆盖380～780nm的可见光范围。

5.根据权利要求1～4任一项所述的白色有机发光二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提供透明导电基片；

(2)在所述透明导电基片上依次蒸镀空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层；

(3)采用三加热源共蒸镀技术在步骤2蒸镀得到的电子阻挡层上蒸镀有机黄色发光层；

(4)采用三加热源共蒸镀技术在步骤3蒸镀得到的有机黄色发光层上蒸镀有机蓝色发光层；

(5)在步骤4蒸镀得到的有机蓝色发光层上蒸镀电子传输层；

(6)在步骤5蒸镀得到的电子传输层上依次真空蒸镀电极修饰层和阴极层，即得所述白色有机发光二极管。

6.一种有机发光显示器，其特征在于，包括权利要求1～4的任一项所述的白色有机发光二极管。

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