CN108269937A - 一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件 - Google Patents

一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，所述器件自下而上依次层叠设置有：基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层、电子传输层、电子注入层、阴极。所述黄红色磷光层由黄光材料与红光材料位于同一个发光层构成，所述第一蓝色荧光层与黄红发光层相邻或由间隔层分开设置，所述黄红色磷光层与第二蓝色荧光层相邻或由间隔层分开设置，所述黄红发光层中，红光材料发出的红光浓度低于黄光材料发出的黄光浓度，所述第一蓝色荧光层和所述第二蓝色荧光层为非掺杂发光层或掺杂发光层。本发明器件其效率高，显色指数高，结构简单，制造方便，利于商业化的推广，具有良好的市场前景。

Description

一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件
技术领域
本发明涉及有机半导体技术领域，尤其涉及一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件。
背景技术
白光OLED(Organic Light Emitting Diode)属于平面发光器件，具备超薄、形状选择度大、适合作为大面积发光光源、无需散热、加工简单等优点，被认为是下一代理想的照明光源。同时，白光OLED还可以替代普通LED光源，作为现代主流液晶显示器的背光源，实现超薄液晶显示。白光OLED还可以结合彩色滤光膜实现彩色OLED显示。并且白光OLED还可以制备成柔性器件，更好的服务于人类生活。因此白光OLED受到越来越多学术界和工业界的关注。
白光OLED根据器件结构可以分为单发光层器件和多发光层器件。实现白光OLED器件的方法主要有三种：1)荧光白光OLED，即发光层全部由荧光材料组成的白光器件；2)磷光白光OLED，即发光层全部由磷光材料组成的白光器件。对于荧光白光OLED而言，其寿命虽然长，但是器件的效率一般都低于20lm/W，对磷光白光OLED而言，其效率虽然高，但是到目前为止还没有发现合适的蓝色磷光材料，导致器件的寿命较短。对于上述两种白光OLED器件各自存在的问题，可通过混合白光器件结构或者也称杂化白光器件(hybrid white OLED)，也就是使用稳定蓝色荧光材料与其他颜色波段的磷光材料相结合实现白光，也被称为第三种白光OLED(即杂化白光器件)。相对于荧光白光OLED和磷光白光OLED，杂化白光器件不仅寿命长，而且效率高。
但是目前，为了获得高效率的杂化白光OLED，器件的结构一般都比较复杂，并且效率还不够高，衰减也比较严重，而CRI也很少考虑。
针对现有技术不足，提供一种新颖的、结构简单的、高效率、高CRI的杂化白光有机电致发光器件以克服现有技术不足甚为必要。
2006年,普林斯顿大学的Sun等人设计出一种新颖的杂化WOLED，器件效率达到37.6lm/W，但是除开功能层外，还采用了四层发光层以及两层间隔层(Nature 2006,440,908.)。可见，器件的结构异常复杂。2014年，华南理工大学的刘佰全等人采用一种红蓝双发光层的杂化白光OLED，但是使用了p型掺杂以及间隔层，器件的最大总效率～20lm/W(Sci.Rep.2014,4,7198.)。
虽然陆续的有了一些杂化白光OLED的报道，但是其效率有待提升，并且显色指数还不够满足照明需求。此外，这些器件的结构一般比较复杂，制备工艺要求大大提高。同时，成本也高，不利于商业化的推广。
发明内容
本发明的目的在于提出一种结构简单、制造工艺简单的新型高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件。
本发明所采用的技术方案：一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，所述器件自下而上依次层叠设置有：基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层、电子传输层、电子注入层、阴极。
优选的，所述黄红色磷光层由黄光材料与红光材料位于同一个发光层构成。
优选的，所述第一蓝色荧光层与黄红发光层相邻或由间隔层分开设置。
优选的，所述黄红色磷光层与第二蓝色荧光层相邻或由间隔层分开设置。
优选的，所述黄红发光层中，红光材料发出的红光浓度低于黄光材料发出的黄光浓度。
优选的，所述第一蓝色荧光层和所述第二蓝色荧光层为非掺杂发光层或掺杂发光层。
优选的，所述间隔层的厚度为0.01-15nm。
优选的，所述第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层厚度为0.01-200nm。
优选的，所述第一蓝色荧光层或第二蓝色荧光层为蓝色荧光材料，或为延迟荧光材料或高三线态能级的常规荧光材料。
优选的，所述间隔层的能级与第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层直接的能级要进行匹配，其三线态能级要不低于所接触的第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层中发光材料的三线态能级0.2eV。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明所述包含第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层，蓝黄红三色光，使得器件的显色指数高达80以上；(2)本发明黄红色磷光层中的黄光能有效补偿黄红双色光所引起的波谷现象；并且可以避免使用绿色磷光材料，因为绿色磷光材料的三线态能级一般较高，而黄色磷光材料的三线态能级一般较低，所以能更好的俘获器件中的三线态激子，从而提高器件效率；(3)本发明三色光中的黄红色磷光层由黄光材料与红光材料位于同一个发光层构成，黄光与红光材料位于同一个发光层中，构成黄红发光层，可以减少发光层数目，从而简化工艺；(4)本发明所述黄红发光层中，红光材料发出的红光浓度低于黄光材料发出的黄光浓度，保证足够多的黄光出射；(5)本发明所述间隔层的能级与第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层直接的能级要进行匹配，其三线态能级要不低于所接触的第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层中发光材料的三线态能级0.2eV，避免过多的激子被淬灭，影响器件的效率；(6)本发明所述第一蓝色荧光层或第二蓝色荧光层为蓝色荧光材料，或为延迟荧光材料或高三线态能级的常规荧光材料；所述蓝色延迟荧光材料能有效俘获三线态激子和单线态激子，保证足够多的蓝光出射，以及高效率；所述高三线态能级的蓝色常规荧光材料能有效利用单线态激子，而未被使用的三线态激子则可以扩散至黄红发光层，被其利用，从而器件可以得到非常高的效率；所述高三线态能级的蓝色常规荧光材料的三线态能级至少要高于红光材料的三线态能级，进一步的要高于黄光材料的三线态能级。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是本发明实施例3的结构示意图；
图4是本发明实施例4的结构示意图；
图5为实施例1制备得到的高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件的性能图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
以下通过实施例对本申请做进一步阐述。
实施例1
所制备的一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件A的结构为：ITO/HAT-CN(100nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/26DCzPPy:DDCzTrz(5nm,10％)/26DCzPPy:Ir(dmppy)2(dpp)：Ir(piq)3(10nm,1:15％:1％)/26DCzPPy:DDCzTrz(10nm,10％)/TmPyPB(50nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(200nm)。
采用如下方法制备本发明的一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件A：
该器件A的结构自下而上依次由以下层叠加而成：
基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层、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第一空穴传输层和第二空穴传输层，所述第一空穴传输层为15nm厚的NPB薄膜，所述第二空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述第一蓝色荧光层为5nm厚的26DCzPPy:DDCzTrz薄膜。
上述黄红发光层为10nm厚的26DCzPPy:Ir(dmppy)2(dpp)：Ir(piq)3薄膜。
上述第二蓝色荧光层为10nm厚的26DCzPPy:DDCzTrz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薄膜作为第一空穴传输层。
4、在上述空穴注入层上以真空蒸镀方法制备5nm厚度的TCTA薄膜作为第二空穴传输层。
5、在上述第二空穴传输层上以真空蒸镀方法制备5nm的26DCzPPy:DDCzTrz薄膜作为第一蓝色荧光层。
6、在第一蓝色荧光层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的26DCzPPy:Ir(dmppy)2(dpp)：Ir(piq)3薄膜作为黄红磷光层。
7、在上述黄红磷光层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的26DCzPPy:DDCzTrz薄膜作为第二蓝色荧光层。
8、在上述第二蓝色荧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。
9、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。
10、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的效率特性图如图5所示。器件最大总效率为52cd/A。
需要进一步说明的是，本发明的有机功能层包含蓝黄红三色光，使得器件的显色指数高达80以上；所述蓝光是指波长小于500nm的蓝色荧光材料所发出的光，黄光是指波长在535-590nm黄色磷光材料所发出的光，红光是指波长在5大于590nm红色磷光材料所发出的光。所述三色光中的黄光能有效补偿黄红双色光所引起的波谷现象；并且可以避免使用绿色磷光材料，因为绿色磷光材料的三线态能级一般较高，而黄色磷光材料的三线态能级一般较低，所以能更好的俘获器件中的三线态激子，从而提高器件效率；所述三色光中的黄光与红光材料位于同一个发光层中，构成黄红发光层，可以减少发光层数目，从而简化工艺；所述黄红发光层中，红光的浓度低于黄光浓度，保证足够多的黄光出射。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，黄红发光层与第二蓝色荧光层之间设有间隔层。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，黄红发光层与第一蓝色荧光层之间设有间隔层。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，黄红发光层与第一蓝色荧光层之间、黄红发光层与第二蓝色荧光层之间均设有间隔层。
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 (10)

1.一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述器件自下而上依次层叠设置有：基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层、电子传输层、电子注入层、阴极。
2.根据权利要求1所述的一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述黄红色磷光层由黄光材料与红光材料位于同一个发光层构成。
3.根据权利要求1所述的一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述第一蓝色荧光层与黄红发光层相邻或由间隔层分开设置。
4.根据权利要求1所述的一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述黄红色磷光层与第二蓝色荧光层相邻或由间隔层分开设置。
5.根据权利要求1所述的一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述黄红发光层中，红光材料发出的红光浓度低于黄光材料发出的黄光浓度。
6.根据权利要求1所述的一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述第一蓝色荧光层和所述第二蓝色荧光层为非掺杂发光层或掺杂发光层。
7.根据权利要求3所述的一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述间隔层的厚度为0.01-15nm。
8.根据权利要求1所述的一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层厚度为0.01-200nm。
9.根据权利要求1所述的一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述第一蓝色荧光层或第二蓝色荧光层为蓝色荧光材料，或为延迟荧光材料或高三线态能级的常规荧光材料。
10.根据权利要求1所述的一种高效高显色指数的杂化白光有机电致发光器件，其特征在于：所述间隔层的能级与第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层直接的能级要进行匹配，其三线态能级要不低于所接触的第一蓝色荧光层、黄红色磷光层、第二蓝色荧光层中发光材料的三线态能级0.2eV。
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