CN111106254A - 一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非掺杂白光串联有机电致发光器件及其制作方法，该器件包括基板、阳极、阴极和介于所述阳极与所述阴极之间的有机功能层和电荷生成层；所述有机功能层包括非掺杂发光单元；所述非掺杂发光单元包含多个双色发光单元，所述双色发光单元发出两种波长相邻的光而形成的光色为非白光的光；并且所述多个双色发光单元的光色互补得到白光。本发明的发光器件结构新颖，工艺简单，成本低廉。

Description

一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件及其制作方法

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白光串联有机电致发光器件及其制作方法。

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，并且都需要运用到掺杂技术进行制备发光层；此外一般一个发光单元里面只有一种光色，不利于器件高显色指数。

针对现有技术不足，提供一种新颖的、结构简单、工艺简单的串联有机电致发光器件以克服现有技术不足甚为必要。

本发明提供了一种非掺杂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和电荷生成层；

所述有机功能层包括非掺杂发光单元，所述发光层单元为至少包含一个双色发光单元；

所述双色发光单元所形成的光色为非白光；

所述双色发光单元由相邻波长的两种光色形成，此目的是为了更方便的调节串联器件中的微腔效应。因为和单发光单元器件相比，串联器件的微腔效应更加明显，必须加以考虑，并且此时已不再是朗伯光源。当相邻波长的光色位于同一个发光单元中时，更加有利于调节微腔效应，因为相邻波长的光色的共振腔相邻。

对于每个发光单元而言，它们由不同光色构成，通过互补得到白光；

所述白光发光单元中的发光层顺序可以根据需要进行位置变换；

所述发光单元里面的发光层都是由非掺杂层构成，这样可以大大降低器件工艺，节约时间和成本；

所述发光单元里面的每层发光层厚度可以为0.1-200nm；

进一步的，所述发光单元里面的每层发光层厚度优选为0.01-100nm；

所述发光单元里面的发光层可以直接相邻，也可以不相邻；为了避免过多的能量转移或者浓度淬灭时，则所述发光单元里面的发光层需要间隔层分隔开来；

所述间隔层的厚度可以为0.1-30nm；

进一步的，间隔层的厚度优选为0.1-10nm；

所述间隔层也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；

所述电荷生成层将N层非掺杂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

所述电荷生成层将发光单元连接起来，各发光单元的位置可以根据需要进行调换，而不影响本发明，即第一发光单元可以与第N发光单元进行调换。

附图说明

图1是本发明一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的其中一种结构示意图；

图2是本发明一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的其中一种结构示意图；

图3是本发明一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的其中一种结构示意图；

图4是本发明一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的其中一种结构示意图；

图5是本发明一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的其中一种结构示意图；

图6是本发明一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的其中一种结构示意图；

图7是本发明一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的其中一种结构示意图；

图8是本发明一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的其中一种结构示意图；

图9是本发明一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的其中一种结构示意图；

图10是本发明一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的其中一种结构示意图；

图11为实施例1制备得到的一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的性能图；

具体实施方式

实施例1

一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件A，该器件A的结构为：ITO/HAT-CN(100nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/DSA-ph(0.5nm)/Bepp₂(15nm)/Bepp₂:KBH₄(10nm,15％)/HAT-CN(110nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/Ir(MDQ)2(acac)(0.3nm)/TCTA(1nm)Ir(dmppy)₂(dpp)(0.9nm)/TmPyPB(50nm)/Cs₂CO₃(1nm)/Al(200nm)。

该器件A的结构依次由以下功能层叠加：

基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、蓝色荧光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴传输层、红色磷光层、间隔层、黄色磷光层、电子传输层、电子注入层、阴极。

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。

上述蓝色荧光层为0.5nm的DSA-ph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。

上述红色磷光层为0.3nm的Ir(MDQ)2(acac)薄膜。

上述间隔层为1nm的TCTA薄膜。

上述黄色磷光层为0.9nm厚的Ir(dmppy)₂(dpp)薄膜。

上述电子传输层为50nm厚的TmPyPB薄膜。

上述电子注入层为1nm厚的Cs₂CO₃薄膜。

上述阴极为200nm厚的Al薄膜。

该非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件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薄膜作为空穴传输层1。

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2。

5、在上述空穴注入层2上以真空蒸镀方法制备0.5nm厚度的DSA-ph薄膜作为蓝色荧光层。

7、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。

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110nm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0.3nm的Ir(MDQ)2(acac)薄膜作为红色磷光层。

12、在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备1nm厚度的TCTA薄膜作为间隔层。

13、在上述间隔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。

14，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。

15、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。

16、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的光谱图如图11所示。器件A在1000cd/m2下的色坐标为(0.35,0.41)。

并且该器件A的制备工艺中，发光层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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种非掺杂白光串联有机电致发光器件，其包括基板、阳极、阴极和介于所述阳极与所述阴极之间的有机功能层和电荷生成层；

其特征在于，

所述阳极布置在所述基板上，在所述阳极上向所述阴极的方向依次布置有空穴注入层和空穴传输层，所述阴极上向所述阳极的方向依次布置有电子注入层和电子传输层，在所述电荷生成层一侧向所述阴极的方向依次布置有空穴注入层和空穴传输层并且在其另一侧向所述阳极的方向依次布置有电子注入层和电子传输层；

所述有机功能层包含多个双色发光单元，每个所述双色发光单元发出两种波长相邻的光而形成的光色为非白光的光；并且所述多个双色发光单元的光色互补得到白光。

2.如权利要求1所述的非掺杂白光串联有机电致发光器件，其特征在于，所述多个双色发光单元的每个双色发光单元构成所述有机功能层中的一个发光层；所述发光层均为非掺杂层，且其在所述有机功能层中的顺序可根据需要进行位置变换。

3.如权利要求2所述的非掺杂白光串联有机电致发光器件，其特征在于，所述发光层厚度为0.1-200nm或0.01-100nm。

4.如权利要求2-3之一所述的非掺杂白光串联有机电致发光器件，其特征在于，不同的发光层之间可以相邻，也可以不相邻。

5.如权利要求4所述的非掺杂白光串联有机电致发光器件，其特征在于，相邻的发光层之间通过非掺杂隔离层进行隔离。

6.如权利要求5所述的非掺杂白光串联有机电致发光器件，其特征在于，

所述间隔层的厚度为0.1-30nm或0.1-10nm。

7.如权利要求1-6之一所述的非掺杂白光串联有机电致发光器件，其特征在于，所述电荷生成层布置在发光层之间。

8.一种非掺杂白光串联有机电致发光器件的制作方法，其用于制作如权利要求7所述的非掺杂白光串联有机电致发光器件，其特征在于，所述方法包括以下步骤，

在基板上以溅射方法制备阳极；

在阳极上以真空蒸镀方法依次制备空穴注入层和空穴传输层；

在上述空穴传输层上以真空蒸镀方法制备至少一个发光层；

在发光层上以真空蒸镀方法依次制备电子传输层和电子注入层；

在电子注入层上以真空蒸镀方法制备电荷生成层；

在上述电荷生成层上以真空蒸镀方法依次制备空穴注入层和空穴传输层；

在上述空穴传输层上以真空蒸镀方法制备至少一个发光层；

在发光层上以真空蒸镀方法依次制备电子传输层和电子注入层和阴极。

9.如权利要求8所述的一种非掺杂白光串联有机电致发光器件的制作方法，其特征在于，所述方法还包括在制备所述多个发光层时，还在相邻的发光层之间以真空蒸镀方法制备隔离层。

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