CN112750953B - 一种非掺杂的高效、高显色指数、低滚降且无蓝光危害的白色有机电致发光器件 - Google Patents
一种非掺杂的高效、高显色指数、低滚降且无蓝光危害的白色有机电致发光器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112750953B CN112750953B CN202010130178.3A CN202010130178A CN112750953B CN 112750953 B CN112750953 B CN 112750953B CN 202010130178 A CN202010130178 A CN 202010130178A CN 112750953 B CN112750953 B CN 112750953B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- serving
- emitting layer
- blue
- ito glass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
- H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
- H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Abstract
本发明涉及一种非掺杂的高效的,高显色指数,低效率滚降的且健康无蓝光危害的白色有机电致发光器件。所述发光器件依次包括,ITO玻璃作为阳极,HATCN作为空穴注入层,TAPC作为空穴传输层,TCTA作为电子阻挡层,发光层,B3PYMPM作为电子传输层,Liq和Al电极作为复合阴极,所述发光层包括多个DMAC‑TRZ蓝绿色发光层,蓝绿色发光层中间为PO‑01黄色发光层和Ir(piq)3红光发光层。本申请通过在蓝绿光TADF发光层中合理插入几个红色和黄色的超薄磷光发光层,可以制备出无蓝光危害的混合WOLEDs。相比掺杂型白光器件,我们发明的器件制备方法简便,器件效率,显色指数高且效率滚降低,健康无蓝光危害,为大规模生产和商业提供了一定的帮助。
Description
技术领域
本发明属于有机电致发光器件制备技术领域,具体的说涉及一种非掺杂的高效的,高显色指数,低效率滚降的且健康无蓝光危害的白色有机电致发光器件。
背景技术
随着对固态照明和显示技术的日益增长的需求,要求高效率,高色彩质量,低成本和柔性发光器件。白色有机发光二极管(WOLEDs)完全符合其要求,在学术和工业研究中引起了众多关注。
对于照明而言,理想的白光照明的显色指数(CRI)通常需要高于80。而且相关色温(CCT)要尽可能的低来减少蓝光对眼睛的伤害。对于工业生产而言,非掺杂的方法有利于工业的制备。
目前文献公开报道的高效白光器件,大都采用掺杂的方法或者存在着效率滚降大等问题。现在需要一种制备方法简单,高显色指数高,效率滚降低,且无蓝光危害的白色有机电致发光器件。
参考文献
[1]D'Andrade B W,Forrest S R.White organic light emitting devices forsolid state lighting[J].Advanced Materials,2004,16(18):1585-1595.
[2]Reineke S,Lindner F,Schwartz G,et al.White organic light-emittingdiodes with fluorescent tube efficiency[J].Nature,2009,459(7244):234.
[3]Zhang T,He S J,Wang D K,et al.A multi-zoned white organic light-emitting diode with high CRI and low color temperature[J].Scientific reports,2016,6:20517.
[4]Luo D,Yang Y,Huang L,et al.High-performance hybrid white organiclight-emitting diodes exploiting blue thermally activated delayed fluorescentdyes[J].Dyes and Pigments,2017,147:83-89.
[5]Wang B,Kou Z,Tang Y,et al.High CRI and stable spectra whiteorganic light-emitting diodes with double doped blue emission layers andmultiple ultrathin phosphorescent emission layers by adjusting the thicknessof spacer layer[J].Organic Electronics,2019,70:149-154.
[6]Wang H,Zang C,Shan G,et al.Bluish-Green Thermally ActivatedDelayed Fluorescence Material for Blue Hazard-Free Hybrid White OrganicLight-Emitting Device with High Color Quality and Low Efficiency Roll-Off[J].Advanced Optical Materials,2019,7(9):1801718.
[7]Wei P,Zhang D,Cai M,et al.Simplified single-emitting-layer hybridwhite organic light-emitting diodes with high efficiency,low efficiency roll-off,high color rendering index and superior color stability[J].OrganicElectronics,2017,49:242-248.
Liang J,Li C,Zhuang X,et al.Novel Blue Bipolar Thermally ActivatedDelayed Fluorescence Material as Host Emitter for High-Efficiency HybridWarm-White OLEDs with Stable High Color-Rendering Index[J].AdvancedFunctional Materials,2018,28(17):1707002.
发明内容
本发明的目的是解决工业大规模生产中制备方法复杂问题,仅仅以非掺杂的发光层结构制备了高效率、高显色指数、低效率滚降且健康无蓝光危害的白色有机电致发光器件。
本发明的技术方案:
一种非掺杂的高效、高显色指数、低滚降且无蓝光危害的白色有机电致发光器件,所述发光器件依次包括,铟锡氧化物(ITO)玻璃作为阳极,1,4,5,8,9,11-Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile(HATCN)作为空穴注入层,1,1-bis[(di-4tolylamino)phenyl]cyclohexane(TAPC)作为空穴传输层,4,4',4"-Tri(9-carbazoyl)triphenylamine(TCTA)作为电子阻挡层,发光层,4,6-Bis(3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl)-2-(pyridin-3yl)pyrimidine(B3PYMPM)作为电子传输层,Liq和Al电极作为复合阴极,所述发光层包括多个9,9-dimethyl-9,10-dihydroacridine-2,4,6-triphenyl-1,3,5-triazine(DMAC-TRZ)蓝绿色发光层,蓝绿色发光层中间为iridium(III)bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C2’)(PO-01)黄光发光层和tris[1-phenylisoquinolinato-C2,N]iridium(III)(Ir(piq)3)红光发光层。
本发明的有益效果:
本申请具有非掺杂的高效低滚降高显色指数(CRI)的混合白光器件,通过在蓝绿光热活化延迟荧光(TADF)发光层中合理插入几个红色和黄色的超薄磷光发光层,可以制备出无蓝光危害的混合WOLEDs。相比掺杂型白光器件,我们发明的器件制备方法简便,器件效率,显色指数高且效率滚降低,健康无蓝光危害,为大规模生产和商业提供了一定的帮助。
附图说明
图1是器件发光层激子能量转移图
图2是器件结构和相应的能级图
图3是器件W1-W4的光谱图
图4是器件W1-W4的亮度-电压-外量子效率(L-V-EQE)曲线图
图5是器件W1-W4的电流效率-电流密度(CE-J)曲线图
图6是器件W1-W4的功率效率-电流密度(PE-J)曲线图
图7是器件W1在不同亮度下的光谱图。
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,表述的实施例仅仅是本发明一部分实施例。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。
本发明实施例中,一种非掺杂的发光层结构制备了高效率、高显色指数、低效率滚降且健康无蓝光危害的白色有机电致发光器件,具体包括以下实验:
具体步骤如下:
1)切割大小为2cm*2.5cm,薄层电阻为10Ω/sq的铟锡氧化(ITO)涂层玻璃,用作透明阳极;
2)将腐蚀好的ITO玻璃用流水冲洗,丙酮、酒精反复擦洗三遍后将ITO玻璃放在定做的玻璃支架上再依次浸泡在丙酮,乙醇和去离子水中分别超声清洗15分钟,去离子水冲洗干净,用氮气将片子吹干;
3)放入真空干燥箱130℃恒温干燥处理30分钟,接着对ITO玻璃衬底进行紫外照射处理15分钟;
4)随后将处理好的基片放入多源有机气相分子沉积系统中,待真空度抽到2×10- 4Pa后,进行蒸镀操作;
5)打开装有有机材料的热蒸发源开关,按照设计好的器件结构依次蒸镀,蒸镀过程中尽量保证镀膜速率的均匀;
6)待有机材料沉积完毕后,旋转ITO玻璃托盘切换掩膜板到蒸镀电极的位置,按照同样的方法进行电极的蒸镀。
具体实验器件制备
采用器件的结构为:
W1:ITO玻璃作为阳极/HATCN空穴注入层(厚度为10nm)/TAPC空穴传输层(厚度为50nm)/TCTA电子阻挡层(厚度为10nm)/DMAC-TRZ蓝绿色发光层(厚度为6nm)/PO-01黄色发光层(厚度为0.8nm)/DMAC-TRZ蓝绿色发光层(厚度为3nm)/Ir(piq)3红光发光层(厚度为0.2nm)/DMAC-TRZ蓝绿色发光层(厚度为3nm)/PO-01黄光发光层(厚度为0.8nm)/DMAC-TRZ蓝绿色发光层(厚度为6nm)/电子传输层B3PYMPM(厚度为50nm)/Liq电极(厚度为1nm)/Al电极(厚度为120nm)。
W2:ITO/HATCN(10nm)/TAPC(50nm)/TCTA(10nm)/DMAC-TRZ(6nm)/PO-01(1nm)/DMAC-TRZ(3nm)/Ir(piq)3(0.2nm)/DMAC-TRZ(3nm)/PO-01(1nm)/DMAC-TRZ(6nm)/B3PYMPM(50nm)/Liq(1nm)/Al(120nm)
W3:ITO/HATCN(10nm)/TAPC(50nm)/TCTA(10nm)/DMAC-TRZ(6nm)/Ir(piq)3(0.1nm)/DMAC-TRZ(3nm)/PO-01(0.8nm)/DMAC-TRZ(3nm)/Ir(piq)3(0.1nm)/DMAC-TRZ(6nm)/B3PYMPM(50nm)/Liq(1nm)/Al(120nm)
W4:ITO/HATCN(10nm)/TAPC(50nm)/TCTA(10nm)/DMAC-TRZ(6nm)/Ir(piq)3(0.15nm)/DMAC-TRZ(3nm)/PO-01(0.8nm)/DMAC-TRZ(3nm)/Ir(piq)3(0.15nm)/DMAC-TRZ(6nm)/B3PYMPM(50nm)/Liq(1nm)/Al(120nm);
HATCN作为空穴注入层,TAPC作为空穴传输层,TCTA作为电子阻挡层,DMAC-TRZ,PO-01,Ir(piq)3,分别作为蓝绿,黄,红光发光层。B3PYMPM作为电子传输层,Liq和Al电极作为复合阴极;
实验中将ITO玻璃衬底用清洁剂、丙酮、乙醇、去离子水反复擦洗、超声,然后放到恒温箱中干燥;
器件的制备在多源有机分子气相沉积系统中进行,将所用材料分别放在不同的蒸发源(石英坩埚)中,每个蒸发源的温度进行单独控制,按设计的结构生长不同的有机材料层,在有机物生长的过程中系统的真空度维持在2×10-4Pa左右,蒸发速度控制在0.1~0.2nm/s,对于金属其真空度维持在2×10-3Pa左右;
实验器件性能检测
器件的电致发光谱、亮度、色度以及电流、电压特性采用由美国生产的PR655光度计和Keithley-2400电流-电压源组成的测试系统进行同步测量;有机膜的厚度是由上海产的FTM-V型石英晶体膜厚仪来监测的,同时所有的测试都是在室温大气环境中进行的。
下面将结合说明书附图1-7来对发光层结构和厚度对白光器件性能的影响进行详述:
图1显示了混合WOLEDs的激子能量转移原理。由于具有快速的反向系间窜越(RISC)速率,DMAC-TRZ的三重态激子(T1)可以有效地上转换为单重态激子(S1)。因此,S1激子迅速辐射到基态(S0),这将导致DMAC-TRZ的有效蓝绿色荧光发射。此外,DMAC-TRZ分子上的S1和T1激子也可以通过Forster能量转移(FET)和Dexter能量转移(DET)过程转移到PO-01的黄色磷光层和Ir(piq)3的红色磷光层,发出黄色和红色的光。因此,几乎所有的激子都可以利用,内量子效率达到100%,得到好效率的白光发射。
图2是器件结构和相应的能级图。从图中可以看出,合理的最低未占分子轨道(LUMO)和最高占据分子轨道(HOMO)能级匹配,然后使用TCTA还可以减少空穴注入势垒并提高器件功率效率。另外,TCTA和B3PYMPM的T1能级高于DMAC-TRZ,这可以将激子限制在EML中,然后DMAC-TRZ的T1水平高于PO-01和Ir(piq)3,DMAC-TRZ的中间层在混合WOLED中扮演了重要作用,可避免激子淬灭并进一步提高器件的电致发光效率。
图3是器件W1-W4的光谱图。从图中可知,相对于器件W3和W4,器件W1和W2显示出更强的蓝绿和黄光峰,和红光峰匹配,最终器件显示出暖白光;而器件W3和W4更强的红光峰,和稍弱的蓝绿和黄光,最终导致得到了一个橙红光器件.
图4是器件W1-W4的L-V-EQE曲线图。从图中可知,与器件W2,W3和W4相比,器件W1呈现出更高的亮度和EQE。器件W1的最大EQE为18.7%,亮度为17980cd/m2,2.65V的起亮电压,这是先进的暖色WOLED之一,堪比较好的掺杂型混合WOLEDs。
图5和图6分别是器件W1-W4的CE-J和PE-J曲线图。从图中可知,在这四个WOLEDs中,器件W1的CE最高,达30.3cd/A,PE最高,达28.8lm/W。W1的高效率证明了合理的器件发光层结构。与器件W3和W4相比,使用双黄光PO-01发光层比使用双红色Ir(piq)3发光层可以提高效率,这是因为PO-01效率更高。此外,PO-01的最佳厚度为0.08nm(器件W1),而1nm(器件W2)厚度稍高会导致TTA效应。
图7为器件W1在不同亮度下的光谱图,插图为不同亮度的器件W1相应的CIE,CRI和CCT。由图可知,尽管EL光谱从500cd/m2的亮度变化到10000cd/m2的亮度,但CRI非常稳定并且都超过了87。CIE坐标在500cd/m2时从(0.49,0.44)变化在10000cd/m2时变为(0.44,0.45),CCT从2486变为3328,表明更好的暖白光发射。
效果验证:
如图1所示,从理论分析,根据激子能量转移原理证明器件的高效性。
如图2所示,合理的能级结构,确保更多的电子和空穴的注入和传输,以提高器件的发光效率。
如图3所示,器件W1和W2展示出暖白光发射,器件W3和W4展现出橙黄光发射。
如图4所示,器件W1呈现出最大的EQE和更高的亮度。分别为最大EQE为18.7%,亮度为17980cd/m2。
如图5,图6所示,器件W1的CE最高,达30.3cd/A,PE最高,达28.8lm/W。W1的高效率证明了合理的器件发光层结构和厚度。
如图7所示,器件CRI非常稳定并且都超过了87。CIE坐标在变化小,CCT从2486变为3328,表明更好的暖白光发射。
综合以上结果可知,我们发明了具有非掺杂的高效,低滚降,高CRI的混合白光器件,通过在蓝绿光TADF发光层中合理插入几个红色和黄色的超薄磷光发光层,可以制备出无蓝光危害的混合WOLEDs。相比掺杂型白光器件,我们发明的器件制备方法简便,器件效率,显色指数高且效率滚降低,健康无蓝光危害,为大规模生产和商业提供了一定的帮助。
Claims (2)
1.一种非掺杂的白色有机电致发光器件,其特征在于:所述发光器件依次包括,ITO玻璃作为阳极,HATCN作为空穴注入层,TAPC作为空穴传输层,TCTA作为电子阻挡层,发光层,B3PYMPM作为电子传输层,Liq和Al电极作为复合阴极,所述发光层包括多个DMAC-TRZ蓝绿色发光层,蓝绿色发光层中间为PO-01黄光发光层和Ir(piq)3红光发光层;
所述发光器件方案是:
ITO/10nm厚度的HATCN/50nm厚度的TAPC/10nm厚度的TCTA/6nm厚度的DMAC-TRZ/0.8nm厚度的PO-01/3nm厚度的DMAC-TRZ/0.2nm厚度的Ir(piq)3/3nm厚度的DMAC-TRZ/0.8nm厚度的PO-01/6nm厚度的DMAC-TRZ/50nm厚度的B3PYMPM/1nm厚度的Liq/120nm厚度的Al。
2.权利要求1所述的一种非掺杂的白色有机电致发光器件的制备方法,其特征在于:
具体步骤如下:
1)切割大小为2cm*2.5cm,薄层电阻为10Ω/sq的铟锡氧化(ITO)涂层玻璃,用作透明阳极;
2)将腐蚀好的ITO玻璃用流水冲洗,丙酮、酒精反复擦洗三遍后将ITO玻璃放在定做的玻璃支架上再依次浸泡在丙酮,乙醇和去离子水中分别超声清洗15分钟,去离子水冲洗干净,用氮气将片子吹干;
3)放入真空干燥箱130℃恒温干燥处理30分钟,接着对ITO玻璃衬底进行紫外照射处理15分钟;
4)随后将处理好的基片放入多源有机气相分子沉积系统中,待真空度抽到2×10-4Pa后,进行蒸镀操作;
5)打开装有有机材料的热蒸发源开关,按照设计好的器件结构依次蒸镀,蒸镀过程中尽量保证镀膜速率的均匀;
6)待有机材料沉积完毕后,旋转ITO玻璃托盘切换掩膜板到蒸镀电极的位置,按照同样的方法进行电极的蒸镀。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010130178.3A CN112750953B (zh) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | 一种非掺杂的高效、高显色指数、低滚降且无蓝光危害的白色有机电致发光器件 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010130178.3A CN112750953B (zh) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | 一种非掺杂的高效、高显色指数、低滚降且无蓝光危害的白色有机电致发光器件 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112750953A CN112750953A (zh) | 2021-05-04 |
CN112750953B true CN112750953B (zh) | 2022-10-28 |
Family
ID=75645436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010130178.3A Active CN112750953B (zh) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | 一种非掺杂的高效、高显色指数、低滚降且无蓝光危害的白色有机电致发光器件 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112750953B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107221603A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-09-29 | 中山大学 | 一种高效非掺杂白光有机发光器件及其制备方法 |
CN109256473A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-22 | 电子科技大学 | 白光有机发光二极管及制备方法 |
-
2020
- 2020-02-28 CN CN202010130178.3A patent/CN112750953B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107221603A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-09-29 | 中山大学 | 一种高效非掺杂白光有机发光器件及其制备方法 |
CN109256473A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-22 | 电子科技大学 | 白光有机发光二极管及制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112750953A (zh) | 2021-05-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Okumoto et al. | Green fluorescent organic light-emitting device with external quantum efficiency of nearly 10% | |
CN102136550B (zh) | 一种白光有机电致发光器件及其制备方法 | |
Yang et al. | White light generation combining emissions from exciplex, excimer and electromer in TAPC-based organic light-emitting diodes | |
TW200915915A (en) | High-performance tandem white OLED | |
EP2182563B1 (en) | Organic light-emitting diode device and manufacturing method thereof | |
CN110190200B (zh) | 一种高效高显色指数的纯白光有机电致发光器件及其制备方法 | |
CN108832008B (zh) | 激基复合物在有机发光二极管中的应用 | |
US20170200911A1 (en) | Organic electroluminescent element and lighting device | |
CN102214798B (zh) | 一种白光有机电致发光器件及其制备方法 | |
Chang et al. | Great improvement of operation-lifetime for all-solution OLEDs with mixed hosts by blade coating | |
CN113659084A (zh) | 一种高效率、高显色指数的暖白光有机电致发光器件及其制备方法 | |
WO2009021365A1 (fr) | Oled et son procédé | |
Qiao et al. | Pure red electroluminescence from a host material of binuclear gallium complex | |
CN102208552A (zh) | 一种白光有机电致发光器件及其制备方法 | |
CN108807701B (zh) | 一种包括热激活延迟荧光材料的白光有机发光二极管及其制备方法 | |
CN111584732B (zh) | 一种全激基发射的白光有机发光二极管 | |
CN113066935A (zh) | 一种双激基复合物为主体的白色有机电致发光器件 | |
Guo et al. | High efficiency white organic light-emitting devices by effectively controlling exciton recombination region | |
CN112750953B (zh) | 一种非掺杂的高效、高显色指数、低滚降且无蓝光危害的白色有机电致发光器件 | |
CN112635686B (zh) | 基于钙钛矿和有机材料的白光发光二极管及制备方法 | |
CN109256472A (zh) | 一种不带间隔层的双层双母体结构的白光有机电致发光器件 | |
Kidanu et al. | Solid-state near infrared emitting platinum (II) complexes as either an ultrathin or singly doped phosphorescence emitting layer in hybrid white OLEDs exhibiting high efficiency and colour rendering index | |
Chen et al. | High-quality all-fluorescent white organic light-emitting diodes obtained by balancing carriers with hole limit layer | |
KR20110064726A (ko) | 유기 광전 소자의 제조방법 및 이로부터 제조된 유기 광전 소자 | |
CN112820833B (zh) | 一种双热活化延迟荧光作为发光层的有机白光器件及制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |