CN103682117A - 一种有机发光照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的有机发光照明装置，包括第一电极层、发光层、第二电极层，沿远离第一电极方向，各发光层的禁带宽度依次递减；当直流驱动电压较低时，禁带宽度小的发光层发光强度大，随着驱动电压的升高，禁带宽度较大的发光层发光强度逐渐增强。随着驱动电压的升高，由于电子传输层的载流子迁移率大于空穴传输层的载流子迁移率，使得电子和空穴的复合中心向空穴传输层一侧靠近，使得发光颜色发生改变。采用脉冲电压驱动有机发光照明装置，通过调节脉冲电压的幅值和时间即可实现颜色和亮度的调节。而且在现有有机发光照明装置的器件结构基础上，无需增加功能层以及制备工艺便可实现发光颜色的可调，不但制备工艺简单、而且透光率高。
Description
技术领域
本发明涉及有机电致发光领域，具体涉及一种颜色可调的有机发光照明装置。
背景技术
有机发光装置（英文全称为Organic Light Emitting Device，简称为OLED）作为下一代照明技术，具有面发光、低散热、低能耗、轻、薄等优点。更重要的是，我国每年照明用电量约为6000亿度，占全国年度电量的12%，每年照明排放5.98亿吨二氧化碳。若采用OLED照明技术代替现有照明技术，每年可节约用电4000亿度，减少二氧化碳排放3.99亿吨，具有重要的应用价值。
现有技术中，有机发光照明装置多采用单色照明，若要实现照明颜色可调，通常会采用堆叠多个不同发光颜色的有机发光二极管得以实现。在该结构中，相邻有机发光二极管的相邻电极之间需要设置电荷产生层，而且有机发光二极管的电极还需要连接到外部，结构和制备工艺复杂。另外，有机发光二极管的电极必须具备高透明度和低薄层电阻，然而，这两者是相互矛盾的需求；因此，现有技术中通常采用折中方案，使得透明度和导电性能都有所欠缺，难以实现大面积颜色可调有机发光照明装置。
为此，中国专利文献CN102414858A中公开了一种电致发光器件，包括衬底、两个电极和叠层，该叠层包括至少两个电致发光发射层和布置在至少两个相邻电致发光发射层之间的至少一个夹层，其中电致发光发射层包括电致发光分子，其中夹层是非掺杂夹层且具有允许形成界面区域的厚度，该界面区域包括在至少两个电致发光发射层中的每一个中存在的电致发光分子。驱动所述电致发光器件时，假设夹层的空穴迁移率优于电子迁移率，即，夹层中空穴以较高的速度传输；在较低电压下，仅靠近阴极的电致发光层发光，随着电压的增加，电场对电子迁移率的影响比空穴迁移率更大，电子比空穴的传输速度大，使得靠近阳极的电致发光层开始发光；多个有机发光二极管的发光颜色进行叠合，实现发光颜色和亮度的可调。但是，所述电致发光器件在发射层之间至少设置一个夹层，制备工艺复杂。
发明内容
为此，本发明所要解决的是现有技术中颜色可调的所述电致发光装置制备工艺复杂的问题，提供一种制备工艺简单的颜色可调有机发光照明装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种有机发光照明装置，包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和第二电极层之间设置有至少两个发光层，沿远离第一电极方向，各所述发光层的禁带宽度依次递减；所述第一电极层与所述发光层之间设置有空穴传输层，所述第二电极层与所述发光层之间设置有电子传输层。
所述电子传输层的载流子迁移率大于所述空穴传输层的载流子迁移率。
所述第一电极层和/或所述第二电极层为透明或半透明膜层。
各所述发光层的发光颜色彼此不同。
所述第一电极层的功函数高于所述第二电极层的功函数。
所述第一电极层与所述空穴传输层之间还设置有空穴注入层，所述第二电极层与所述电子传输层之间还设置有电子注入层。
所述有机发光照明装置由脉冲电压驱动。
所述脉冲电压的波形为矩形波、锯齿波、正弦波中一种或多种的组合。
所述脉冲电压的频率大于25HZ。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的有机发光照明装置，包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和第二电极层之间设置有至少两个发光层，沿远离第一电极方向，各所述发光层的禁带宽度依次递减，当直流驱动电压较低时，禁带宽度小的发光层发光强度大，随着驱动电压的升高，禁带宽度较大的发光层发光强度逐渐增强。在低驱动电压下，所述电子传输层和所述空穴传输层的载流子迁移率对所述有机发光照明装置的影响不明显；随着驱动电压的升高，由于所述电子传输层的载流子迁移率大于所述空穴传输层的载流子迁移率，使得电子和空穴的复合中心向空穴传输层一侧靠近，使得发光颜色发生改变。因此，根据三基色原理的时间混色法，采用脉冲电压驱动所述有机发光照明装置，通过调节脉冲电压的幅值和时间即可实现所述有机发光照明装置颜色和亮度的调节。而且所述有机发光照明装置在现有有机发光照明装置的器件结构基础上，无需增加功能层以及制备工艺便可实现发光颜色的可调，不但制备工艺简单、而且透光率高。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例1中所述有机发光照明装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1中所述有机发光照明装置在不同驱动电压下光谱图；
图3是本发明实施例1中所述有机发光照明装置在不同驱动电压下色坐标图；
图4是本发明实施例1中所述有机发光照明装置在不同驱动电压下亮度图；
图5是本发明实施例1中所述有机发光照明装置的驱动电压方案；
图6是本发明实施例1中所述有机发光照明装置在脉冲电压（VL=0）下色坐标图（CIE-x）；
图7是本发明实施例1中所述有机发光照明装置在脉冲电压（VL=0）下色坐标图（CIE-y）；
图8是本发明实施例1中所述有机发光照明装置在脉冲电压（VL=0）下亮度图；
图9是本发明实施例1中所述有机发光照明装置在脉冲电压（VL＞0）下色坐标图（CIE-x，CIE-y）；
图10是本发明实施例1中所述有机发光照明装置在脉冲电压（VL＞0）下亮度图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
实施例1
本实施例提供一种有机发光照明装置，如图1所示，包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层上依次堆叠设置有空穴注入层、空穴传输层、第一发光层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及第二电极层，沿远离第一电极方向，各所述发光层的禁带宽度依次递减，所述第一发光层的禁带宽度为2.65eV，所述第二发光层的禁带宽度为2.18eV。
所述有机发光照明装置的具体结构为：
ITO（180nm）/HAT-CN（5nm）/NPB（30nm）/Bepp2(10nm):BD(4%)/TCTA（12nm）:Bepp2（100%）:TBRb（3%）/DPyPA（15nm）/LiF（0.5nm）/Al（150nm）。
其中，ITO（铟锡氧化物）层为第一电极层；HAT-CN层为空穴注入层；NPB层为空穴传输层；主体材料Bepp2与客体材料BD掺杂构成发射蓝光的第一发光层；主体材料TCTA、Bepp2与客体材料TBRb掺杂构成发射橙红光的第二发光层；DPyPA层为电子传输层；LiF层为电子注入层；Al层为第二电极层；所述有机发光照明装置中各所述层制备方法同现有技术。
作为本实施例电子传输层的DPyPA层的载流子迁移率为1.0×10-3cm2/V·s，空穴传输层NPB层的载流子迁移率为1.63×10-5cm2/V·s。
作为本发明的其他实施例，所述空穴传输层材料的空穴迁移率在10-5～10-4cm2/V·s之间，选自但不限于NPB、TCTA、TAPC、CBP等；所述电子传输层材料的电子迁移率在10-4～10-3cm2/V·s，选自但不限于Bepp2、Bebq2、Bphen、DPyPA、Tm3PyPb等，均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
所述有机发光照明装置在不同直流电压驱动下的光谱图、色坐标图以及亮度图分别如图2、图3、图4所示。
如图2所示，所述有机发光照明装置有460nm和575nm两个发射峰，分别对应第一发光层和第二发光层。在不同的直流驱动电压下，第一发光层的发射强度不变，第二发光层的发射强度随着驱动电压的升高，逐渐降低。本实施例中，所述第一电极层为透光电极，所述第二电极为反射电极，所述第一发光层的禁带宽度大于所述第二发光层的禁带宽度。当直流驱动电压较低时，禁带宽度小的第二发光层发光强度大，随着驱动电压的升高，禁带宽度较大的第一发光层发光强度逐渐增强。在低驱动电压下，所述电子传输层和所述空穴传输层的载流子迁移率对所述有机发光照明装置的影响不明显（即图2中第一发光层在低电压驱动下，发光强度不变）；随着驱动电压的升高，由于所述电子传输层的载流子迁移率大于所述空穴传输层的载流子迁移率，使得电子和空穴的复合中心向空穴传输层一侧靠近，使得发光颜色发生改变。
由图2中数据可以看出，随着驱动电压的升高，所述有机发光照明装置的发光颜色逐渐发生变化；具体色坐标的变化可以从图3中看出。
由图4中的测试数据可以看出，所述有机发光照明装置的亮度随着电压的升高而升高。
如图5所示，通过方波脉冲电压驱动所述有机发光照明装置；占空比D=T1/（T1+T2）；当D=0时，为直流电压VH驱动时的色坐标和亮度；D=1时，器件处于关闭状态。由于人眼的视觉延迟感应速度为≥40ms，所以所述脉冲电压的频率需要大于25HZ，优选大于等于50Hz且小于等于4KHz，本实施例更优选为大于等于1KHz且小于等于2KHz。
当VL=0V时，固定VH,，如图6和图7所示，调节占空比D=T1/（T1+T2），所述有机发光照明装置的色坐标（CIE-x，CIE-y）不随D和电压的变化而改变。
如图8所示，所述有机发光照明装置的亮度随D的增大而减小。
在亮度相同的情况下，可以通过调节VH与D实现所述有机发光照明装置颜色的调节；在颜色相同的情况下，通过固定VH，仅通过占空比D的调节，便可以显示所述有机发光照明装置的亮度调节。
当VL>0V时，以VL=4.5V为例，如图9和图10所示，所述有机发光照明装置的色坐标和亮度对占空比D和VH均匀依赖关系，需要同时调节VH和D才能实现对所述有机发光照明装置的色坐标和亮度的调节。
当D=0时，VH=VL，以VH恒压驱动；当D=1时，VH=VL，以VL恒压驱动。
综上，VL＞0V时，通过改变VL、VH和D的搭配，同样可以实现固定色坐标，改变所述有机发光照明装置的亮度；或者亮度固定，改变所述有机发光照明装置的色坐标。
本实施例所述的有机发光照明装置，采用脉冲电压驱动所述有机发光照明装置，通过调节脉冲电压的幅值和时间即可实现所述有机发光照明装置颜色和亮度的调节。而且所述有机发光照明装置在现有有机发光照明装置的器件结构基础上，无需增加其他功能层以及制备工艺便可实现发光颜色的可调，不但制备工艺简单、而且透光率高。
实施例2
本实施例提供一种有机发光照明装置，包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层上依次堆叠设置有空穴注入层、空穴传输层、第一发光层、双极性阻隔层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及第二电极层，沿远离第一电极方向，各所述发光层的禁带宽度依次递减，所述第一发光层的禁带宽度为2.65eV，所述第二发光层的禁带宽度为2.21eV。
所述有机发光照明装置的具体结构为：
ITO（180nm）/HAT-CN（5nm）/NPB（30nm）/Bepp2(10nm):BD(4%)/TCTA（4nm）:Bepp2（100%）/TCTA（12nm）:PO-01（10%）/DPyPA（15nm）/LiF（0.5nm）/Al（150nm）。
其中，ITO（铟锡氧化物）层为第一电极层；HAT-CN层为空穴注入层；NPB层为空穴传输层；主体材料Bepp2与客体材料BD掺杂构成发射蓝光的第一发光层；主体材料TCTA和Bepp2掺杂形成双极性阻隔层；主体材料TCTA与客体材料PO-01掺杂构成发射橙红光的第二发光层；DPyPA层为电子传输层；LiF层为电子注入层；Al层为第二电极层；所述有机发光照明装置中各所述层制备方法同现有技术。
本实施例中，所述第一发光层为荧光发光层、所述第二发光层为磷光发光层，为了防止所述第二发光层中磷光掺杂的三线态激子扩散到所述第一发光层中产生激子淬灭，特在所述第一发光层与所述第二发光层之间设置一层双极性阻隔层，在提高所述有机发光照明装置效率的同时，提高了器件的寿命。
实施例3
本实施例提供一种有机发光照明装置，包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层上依次堆叠设置有空穴注入层、空穴传输层、第一发光层、双极性阻隔层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及第二电极层，沿远离第一电极方向，各所述发光层的禁带宽度依次递减，所述第一发光层的禁带宽度为2.65eV，所述第二发光层的禁带宽度为2.15eV。
所述有机发光照明装置的具体结构为：
ITO（180nm）/HAT-CN（5nm）/NPB（30nm）/Bepp2(10nm):BD(4%)/TCTA（4nm）:Bepp2（100%）/TCTA（12nm）:Ir(ppy)3（15%）:Ir(piq)3（1%）/DPyPA（15nm）/LiF（0.5nm）/Al（150nm）。
其中，ITO（铟锡氧化物）层为第一电极层；HAT-CN层为空穴注入层；NPB层为空穴传输层；主体材料Bepp2与客体材料BD掺杂构成发射蓝光的第一发光层；主体材料TCTA和Bepp2掺杂形成双极性阻隔层；主体材料TCTA与客体材料Ir(ppy)3、Ir(piq)3掺杂构成发射橙红光的第二发光层；DPyPA层为电子传输层；LiF层为电子注入层；Al层为第二电极层；所述有机发光照明装置中各所述层制备方法同现有技术。
同样，本实施例中，所述第一发光层为荧光发光层、所述第二发光层为磷光发光层，为了防止所述第二发光层中磷光掺杂的三线态激子扩散到所述第一发光层中产生激子淬灭，特在所述第一发光层与所述第二发光层之间设置一层双极性阻隔层，在提高所述有机发光照明装置效率的同时，提高了器件的寿命。
实施例4
本实施例提供一种有机发光照明装置，包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层上依次堆叠设置有空穴注入层、空穴传输层、第一发光层、第二发光层、电子传输层、电子注入层以及第二电极层，沿远离第一电极方向，各所述发光层的禁带宽度依次递减，所述第一发光层的禁带宽度为2.60eV，所述第二发光层的禁带宽度为2.21eV。
所述有机发光照明装置的具体结构为：
ITO（180nm）/HAT-CN（5nm）/CBP（30nm）/CBP（30nm）:Firpic(10%)/CBP（12nm）:PO-01（10%）/Tm3PyPb（15nm）/LiF（0.5nm）/Al（150nm）。
其中，ITO（铟锡氧化物）层为第一电极层；HAT-CN层为空穴注入层；CBP层为空穴传输层；主体材料CBP与客体材料Firpic掺杂构成发射蓝光磷光的第一发光层；主体材料CBP与客体材料PO-01掺杂构成发射橙红光的第二发光层；Tm3PyPb层为电子传输层；LiF层为电子注入层；Al层为第二电极层；所述有机发光照明装置中各所述层制备方法同现有技术。
上述实施例中所用的材料的结构式为：
上述材料均根据现有技术通过实验合成制得。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种有机发光照明装置，包括第一电极层和第二电极层，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层之间设置有至少两个发光层，沿远离第一电极方向，各所述发光层的禁带宽度依次递减；所述第一电极层与所述发光层之间设置有空穴传输层，所述第二电极层与所述发光层之间设置有电子传输层。
2.根据权利要求1所述的有机发光照明装置，其特征在于，所述电子传输层的载流子迁移率大于所述空穴传输层的载流子迁移率。
3.根据权利要求1所述的有机发光照明装置，其特征在于，所述第一电极层和/或所述第二电极层为透明或半透明膜层。
4.根据权利要求1所述的有机发光照明装置，其特征在于，各所述发光层的发光颜色彼此不同。
5.根据权利要求1所述的有机发光照明装置，其特征在于，所述第一电极层的功函数高于所述第二电极层的功函数。
6.根据权利要求1所述的有机发光照明装置，其特征在于，所述第一电极层与所述空穴传输层之间还设置有空穴注入层，所述第二电极层与所述电子传输层之间还设置有电子注入层。
7.根据权利要求1-6任一所述的有机发光照明装置，其特征在于，所述有机发光照明装置由脉冲电压驱动。
8.根据权利要求7所述的有机发光照明装置，其特征在于，所述脉冲电压的波形为矩形波、锯齿波、正弦波中一种或多种的组合。
9.根据权利要求7所述的有机发光照明装置，其特征在于，所述脉冲电压的频率大于25HZ。
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