專利名稱：一種光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用一種電子阻擋材料制備的光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
白光有機(jī)電致發(fā)光器件由于其獨有的特性，在平板顯示和固態(tài)照明領(lǐng)域受到越來越多的重視。按照色度學(xué)理論，藍(lán)-黃(橙)互補(bǔ)色或紅-綠-藍(lán)三基色按合適比例組合可實現(xiàn)白光發(fā)射。應(yīng)用于顯示領(lǐng)域和照明領(lǐng)域的白光有機(jī)電致發(fā)光器件的性能參數(shù)有所不同。顯示領(lǐng)域需要器件具有精密像素、高對比度、高色飽和度等；照明領(lǐng)域的光源除了高效率與長壽命外，白光有機(jī)電致發(fā)光器件仍須在一定亮度范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的效率(包括功率效率、外量子效率)，光譜(包括色坐標(biāo)、顯色指數(shù)(CRI))?！?br> 實用化的白光器件要具有較高的CRI值，同時光譜要在較寬的工作電壓范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。這個目標(biāo)就目前來說較難實現(xiàn)。原因在于，與單色發(fā)光器件不同，在白光器件中，需要同時發(fā)射多種單色光，相應(yīng)地存在著多個發(fā)射區(qū)域。就器件內(nèi)部的工作機(jī)制而言，要獲得高的CRI值，就要把激子復(fù)合區(qū)穩(wěn)定地控制在各發(fā)光層之內(nèi)，使光譜盡可能地覆蓋整個可見光區(qū)。要獲得較好的光譜穩(wěn)定性，就要保證復(fù)合區(qū)盡量不隨電壓發(fā)生明顯變化，即電子與空穴在器件中分布相對固定，這也同時要求了兩者的注入與傳輸平衡。實際上，由于有機(jī)器件本身的多層垂直結(jié)構(gòu)和有機(jī)材料之間遷移率不匹配，導(dǎo)致復(fù)合區(qū)隨電壓變化明顯，進(jìn)而使得光譜隨電壓的改變而發(fā)生變化。因此，如何能同時實現(xiàn)高CRI和高光譜穩(wěn)定性是目前需要迫切解決的問題之一。白光有機(jī)發(fā)光器件的設(shè)計與制備是一項結(jié)合材料、物理、化學(xué)的系統(tǒng)性工程。性能優(yōu)良的材料和精巧的器件結(jié)構(gòu)是獲得高性能白光有機(jī)電致發(fā)光器件的必要條件。眾所周知，使用高效率的磷光有機(jī)發(fā)光材料可以將單線態(tài)和三線態(tài)同時轉(zhuǎn)化為光子，理論上內(nèi)量子效率可以達(dá)到100%。但磷光材料的三線態(tài)激子擴(kuò)散長度較長，約幾十納米。在磷光器件中，高能的三線態(tài)激子容易擴(kuò)散到鄰近的功能層中，如果相鄰的功能層的三線態(tài)能級較低，很容易通過Dexter能量轉(zhuǎn)移的方法，將一部分激子能量轉(zhuǎn)移給較低能級上的三線態(tài)激子，這會有以下兩種情況I)相鄰的功能層是熒光材料的話，三線態(tài)激子只能通過非輻射復(fù)合的方式躍遷到基態(tài)，對發(fā)光沒有貢獻(xiàn)，此部分激子能量被浪費。2)相鄰的功能層是磷光材料的話，高能態(tài)的三線態(tài)激子將能量可以轉(zhuǎn)移給處于低能態(tài)的三線態(tài)激子，后者輻射復(fù)合發(fā)光，最后通常會使短波長材料的發(fā)光減弱，而長波長材料發(fā)光增強(qiáng)。進(jìn)而，影響了器件的色坐標(biāo)和CRI。所以，為了有效利用三線態(tài)激子、制備高效率的發(fā)光器件，必須采用激子限制結(jié)構(gòu)，充分利用磷光材料理論上可能達(dá)到的100%的內(nèi)量子效率。同時，為了實現(xiàn)電子、空穴的注入和傳輸平衡，使光譜具有較好的穩(wěn)定性，激子限制材料的選擇也至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光譜可調(diào)節(jié)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件。I.本發(fā)明所述的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其依次由襯底、陽極、有機(jī)功能層和金屬陰極組成，有機(jī)功能層中包括空穴注入層、白光發(fā)光層、電子傳輸層，其特征在于白光發(fā)光層是由黃光發(fā)光層和藍(lán)光發(fā)光層組成；為了展寬器件的光譜，提升器件的CRI，得到光譜穩(wěn)定的白光器件，在上述的兩個發(fā)光層之間加入一層電子阻擋層。2.本發(fā)明所述的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其依次由襯底、陽極、有機(jī)功能層和金屬陰極組成，有機(jī)功能層中包括空穴注入層、白光發(fā)光層、電子傳輸層。其特征在于白光發(fā)光層是由綠光發(fā)光層、藍(lán)光發(fā)光層和黃光發(fā)光層組成。為了展寬器件的光譜，提升器件的CRI，得到光譜穩(wěn)定的白光器件，在兩個發(fā)光層之間加入一層電子阻擋層，整個白光發(fā)光層中電 子阻擋層的數(shù)目為I或2個。3.本發(fā)明所述的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其依次由襯底、陽極、有機(jī)功能層和金屬陰極組成，有機(jī)功能層中包括空穴注入層、白光發(fā)光層、電子傳輸層，其特征在于白光發(fā)光層是由紅光發(fā)光層、藍(lán)光發(fā)光層和黃光發(fā)光層組成。為了展寬器件的光譜，提升器件的CRI,得到光譜穩(wěn)定的白光器件，在兩個發(fā)光層之間加入一層電子阻擋層，整個白光發(fā)光層中電子阻擋層的數(shù)目為I或2個。4.本發(fā)明所述的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其依次由襯底、陽極、有機(jī)功能層和金屬陰極組成，有機(jī)功能層中包括空穴注入層、白光發(fā)光層、電子傳輸層，其特征在于白光發(fā)光層是由紅光發(fā)光層、綠光發(fā)光層、藍(lán)光發(fā)光層和黃光發(fā)光層組成。為了展寬器件的光譜，提升器件的CRI，得到光譜穩(wěn)定的白光器件，在兩個發(fā)光層之間加入一層電子阻擋層，整個白光發(fā)光層中電子阻擋層的數(shù)目為1、2或3個。進(jìn)一步地，在上述四類器件的空穴注入層和白光發(fā)光層之間也加入一層電子阻擋層，在電子傳輸層和金屬陰極間加入一層陰極緩沖層。本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的器件，通過在紅、黃、綠或藍(lán)等發(fā)光層之間引入高“最低未占據(jù)分子軌道(LUMO) ”能級和高三線態(tài)能級的電子阻擋材料的方法，有效地調(diào)控了激子在各發(fā)光層的分布并提高了電子、空穴的注入和傳輸平衡，進(jìn)而實現(xiàn)了高效率、高CRI以及高色穩(wěn)定性的白光有機(jī)電致發(fā)光器件。各發(fā)光層的相對發(fā)光強(qiáng)度可以通過改變電子阻擋層厚度來調(diào)控。本發(fā)明提出的白色有機(jī)電致發(fā)光器件，克服了多發(fā)光層白光有機(jī)電致發(fā)光器件色坐標(biāo)隨電壓變化大，CRI值不穩(wěn)定，激子復(fù)合區(qū)易漂移的缺點。本發(fā)明制備的器件具有高亮度，高效率，高色穩(wěn)定性，低效率衰減和高CRI的優(yōu)點。


圖I (a):本發(fā)明實施例I所述器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖I (b):本發(fā)明實施例4所述器件的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖I所示，襯底(I)可以是玻璃或硅等材料，本發(fā)明優(yōu)選玻璃襯底；陽極為銦錫氧化物ITO (2);空穴注入層(3)，采用空穴傳輸能力較強(qiáng)的有機(jī)半導(dǎo)體材料，可以是m-MTDATA、CuPc, ΝΑΤΑ、IT-NATA、2T_NATA、TCTA 等中的一種，或與無機(jī)材料 MoOx 組成復(fù)合層，或在上述有機(jī)材料中摻雜適當(dāng)濃度的MoOx ;本發(fā)明優(yōu)選為m-MTDATA (50nm);黃光發(fā)光層(4)本發(fā)明選為PO-Ol，其母體選為CBP(5nm，P0-01在母體中的摻雜質(zhì)量濃度為6wt% )；藍(lán)光發(fā)光層(5)，可以是Firpic、DPVBi, AND、MADN等中的一種，本發(fā)明優(yōu)選為Firpic，其母體選為mCP (5nm,摻雜質(zhì)量濃度為8wt % );綠光發(fā)光層(6)本發(fā)明選為Ir(ppy)3,其母體選為CBP或TPBi (3 5nm，摻雜質(zhì)量濃度為8wt % );紅光發(fā)光層(7)本發(fā)明選為Ir (MDQ) 2 (acac)，其母體選為TCTA或CBP (3 5nm，摻雜質(zhì)量濃度為6wt % );電子傳輸層(8)采用有較強(qiáng)電子傳輸能力的有機(jī)半導(dǎo)體材料，可以是Bphen、TPBi, CBP、PBD、Alq3或BALq,本發(fā)明優(yōu)選為 Bphen (50nm)；陰極緩沖層(9)可以是 CsF、CsCl、CsCO3^NaCI、NaF, LiF等中的一種，本發(fā)明優(yōu)選為LiF (Inm);金屬陰極(10),可以是Ag、A1、A1/Ag、Sm、Sm/Ag、Ca/Ag、Mg/Ag、Au、Sm/Au 等中的一種，本發(fā)明優(yōu)選 Al (IOOnm)。為進(jìn)一步提供本發(fā)明器件性能，在發(fā)光層間還可以插入電子阻擋層(11)。本發(fā)明所采用的電子阻擋層的材料為具有高LUMO能級和高三線態(tài)能級的一類有機(jī)半導(dǎo)體材料。具體的，本發(fā)明優(yōu)選電子阻擋層材料為三(I-苯基吡唑)合銥[Ir (PPz)3],其LUMO能級為-I. 6eV,三線態(tài)能級為3. IeV0上述材料均購自臺灣激光科技(http://www. lumtec. com.tw)。
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圖2 :基于黃光發(fā)光層與藍(lán)光發(fā)光層的白光器件不同驅(qū)動電壓下的歸一化電致發(fā)光光譜(對應(yīng)亮度I X IO2 lX104cd/m2);圖2 (a)黃光發(fā)光層與藍(lán)光發(fā)光層之間未采用電子阻擋層Ir(ppZ)3的白光器件的歸一化電致發(fā)光光譜；圖2 (b)黃光發(fā)光層與藍(lán)光發(fā)光層之間采用2nm電子阻擋層Ir(ppZ)3的白光器件的歸一化電致發(fā)光光譜；圖3 :基于綠光發(fā)光層、藍(lán)光發(fā)光層與黃光發(fā)光層,并在綠光發(fā)光層與藍(lán)光發(fā)光層之間采用2nm電子阻擋層Ir(ppZ)3的白光器件不同驅(qū)動電壓下的歸一化電致發(fā)光光譜(對應(yīng)亮度 I X IO2 I X 104cd/m2)；圖4 :基于紅光發(fā)光層、藍(lán)光發(fā)光層與黃光發(fā)光層,并在紅光發(fā)光層與藍(lán)光發(fā)光層之間采用2nm電子阻擋層Ir(ppZ)3的白光器件不同驅(qū)動電壓下的歸一化電致發(fā)光光譜(對應(yīng)亮度 IXlO2 5X103cd/m2)；圖5 :基于紅光發(fā)光層、綠光發(fā)光層、藍(lán)光發(fā)光層以及黃光發(fā)光層的白光器件不同驅(qū)動電壓下的歸一化電致發(fā)光光譜(對應(yīng)亮度IXlO2 6X103cd/m2);圖5 (a)藍(lán)光發(fā)光層與綠光發(fā)光層之間采用2nm電子阻擋層Ir(ppZ)3的白光器件歸一化電致發(fā)光光譜；圖5(b)藍(lán)光發(fā)光層與綠光發(fā)光層之間，紅光發(fā)光層與綠光發(fā)光層之間，同時采用2nm電子阻擋層Ir(ppZ)3的白光器件歸一化電致發(fā)光光譜。
具體實施例方式本說明書中涉及的有機(jī)材料縮寫、全稱及分子結(jié)構(gòu)式如下所示
權(quán)利要求
1.一種光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其依次由襯底(I)、陽極(2)、有機(jī)功能層和金屬陰極(10)組成，有機(jī)功能層中包括空穴注入層(3)、白光發(fā)光層、電子傳輸層(8),其特征在于白光發(fā)光層是由黃光發(fā)光層(4)和藍(lán)光發(fā)光層(5)組成,黃光發(fā)光層(4)是PO-Ol摻雜的CBP，藍(lán)光發(fā)光層(5)是Firpic、DPVBi、AND或MADN摻雜的mCP。
2.一種光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其依次由襯底(I)、陽極(2)、有機(jī)功能層和金屬陰極(10)組成，有機(jī)功能層中包括空穴注入層(3)、白光發(fā)光層、電子傳輸層(8),其特征在于白光發(fā)光層是由綠光發(fā)光層(6)、藍(lán)光發(fā)光層(5)和黃光發(fā)光層(4)組成，黃光發(fā)光層(4)是P0-01摻雜的CBP，藍(lán)光發(fā)光層(5)是Firpic、DPVBi, AND或MADN摻雜的mCP ;綠光發(fā)光層(6)是Ir (ppy)3摻雜的CBP或TPBi。
3.一種光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其依次由襯底(I)、陽極(2)、有機(jī)功能層和金屬陰極(10)組成，有機(jī)功能層中包括空穴注入層(3)、發(fā)光層、電子傳輸層(8),其特征在于發(fā)光層是由紅光發(fā)光層(7)、藍(lán)光發(fā)光層(5)和黃光發(fā)光層(4)組成，黃光發(fā)光層(4)是P0-01摻雜的CBP，藍(lán)光發(fā)光層(5)是Firpic、DPVBi、AND或MADN摻雜的mCP ;紅光發(fā)光層(7)是Ir (MDQ) 2(acac)摻雜的TCTA或CBP。
4.一種光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其依次由襯底(I)、陽極(2)、有機(jī)功能層和金屬陰極(10)組成，有機(jī)功能層中包括空穴注入層(3)、發(fā)光層、電子傳輸層(8),其特征在于發(fā)光層是由紅光發(fā)光層(7)、綠光發(fā)光層(6)、藍(lán)光發(fā)光層(5)和黃光發(fā)光層(4)組成,藍(lán)光發(fā)光層(5)和黃光發(fā)光層(4)組成,黃光發(fā)光層(4)是P0-01摻雜的CBP，藍(lán)光發(fā)光層(5)是Firpic、DPVBi、AND或MADN摻雜的mCP ;綠光發(fā)光層(6)是Ir(ppy)3摻雜的CBP或TPBi ;紅光發(fā)光層(7)是Ir (MDQ)2(acac)摻雜的TCTA或CBP。
5.如權(quán)利要求I 4任何一項所述的一種光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于在兩個發(fā)光層之間加入一層電子阻擋層(11)，電子阻擋層(11)為三(I-苯基吡唑)合銥[Ir(PPZ)3]，整個白光發(fā)光層中電子阻擋層的數(shù)目為1、2或3個。
6.如權(quán)利要求I 4任何一項所述的一種光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于在空穴注入層(3)和白光發(fā)光層之間加入一層電子阻擋層(11)，電子阻擋層(11)為三(I-苯基卩比唑)合銥[Ir(PPZ)3] O
7.如權(quán)利要求5所述的一種光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于在空穴注入層(3)和白光發(fā)光層之間加入一層電子阻擋層(11)，電子阻擋層(11)為三(I-苯基卩比唑)合銥[Ir (ppz) 3]。
8.如權(quán)利要求I 4任何一項所述的一種光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于在電子傳輸層(8)和金屬陰極(10)之間加入一層陰極緩沖層(9)。
9.如權(quán)利要求5所述的一種光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于在電子傳輸層(8)和金屬陰極(10)之間加入一層陰極緩沖層(9)。
全文摘要
本發(fā)明屬于有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用一種電子阻擋材料制備的光譜可調(diào)且色坐標(biāo)穩(wěn)定的白光有機(jī)電致發(fā)光器件。由襯底、陽極、有機(jī)功能層和金屬陰極組成，有機(jī)功能層中的白光發(fā)光層是由紅光發(fā)光層、綠光發(fā)光層、藍(lán)光發(fā)光層和黃光發(fā)光層組成。在兩個發(fā)光層之間加入一層電子阻擋層，整個白光發(fā)光層中電子阻擋層的數(shù)目為1、2或3個。本發(fā)明通過引入高“最低未占據(jù)分子軌道(LUMO)”能級和高三線態(tài)能級的電子阻擋材料的方法，有效地調(diào)控了激子在各發(fā)光層的分布并提高了電子、空穴的注入和傳輸平衡，進(jìn)而實現(xiàn)了高效率、高CRI以及高色穩(wěn)定性的白光有機(jī)電致發(fā)光器件。
文檔編號H01L51/54GK102945928SQ20121052076
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者趙毅, 張世明, 王學(xué)會, 劉式墉 申請人:吉林大學(xué)