一种利用激基复合物和激基缔合物的白光OLED器件及其应用

一种利用激基复合物和激基缔合物的白光oled器件及其应用
技术领域
1.本发明涉及一种新型白光有机电致发光器件及其应用。


背景技术：

2.有机电致发光二极管(oled)作为新一代显示技术，具有自发光、无需背光模组、对比度以及清晰度高、视角宽、全固化、适用于挠曲性面板、温度特性好、低功耗、响应速度快以及制造成本低等一系列优异特性，已广泛应用于平板显示、柔性显示、固态照明和车载显示等行业。但是，同时获得高效率和高显色指数(cri)的问题一直是oled研究的瓶颈和热点。
3.oled发光的机理是在外加电场作用下，电子和空穴分别从正负两极注入后在有机材料中迁移、复合并衰减而产生发光。oled的典型结构包括阴极层、阳极层和位于这两层之间的有机功能层，有机功能层可包括电子传输层、空穴传输层和发光层中的一种或几种功能层。在oled的制备和优化中，有机功能层材料的选择至关重要，其性质是决定器件性能的重要因素之一。
4.根据发光机制的不同，oled材料可分为荧光材料、磷光材料、三线态-三线态湮灭(tta)材料和热活化延迟荧光(tadf)材料。
5.螯合物和有机金属化合物在很多不同类型的应用中用作功能材料。在基于有机组件的oled器件中，已经逐渐讨论采用具有磷光而非荧光的有机金属络合物。由于理论上的自旋统计学原因，使用有机金属化合物作为磷光发光体可以将能量和功率效率提高四倍。其特别适合实际应用的主要优点是长的操作寿命、高的温度应力稳定性和低的使用和操作电压以便于移动应用。
6.已知第十族过渡金属(ni、pd、pt)的金属络合物在蓝色、红色和绿色区域中具有电致发光性。其中心金属原子通过两个芳香n原子和两个c原子结合或通过两个亚胺类n原子与两个酚o原子结合或通过两个芳香n原子和两个碱性n原子结合。
7.然而，行业中仍存在对显色指数(cri)高、效率高、热稳定性强的白光oled器件的需求。


技术实现要素：

8.因此，本发明的目的是提供一种利用激基复合物和激基缔合物的新型白光有机电致发光器件及其制备方法和应用。
9.本发明提供了一种利用激基复合物和激基缔合物的白光oled器件，其包括：阴极、阳极、以及有机功能层，所述有机功能层包括至少两个发光层和至少一个阻挡层，
10.其中，所述至少两个发光层包括蓝光层和低能量发光层，所述蓝光层包含由两种有机化合物主体材料构成的激基复合物，其中所述激基复合物发光的波长在460～500nm之间；所述低能量发光层包含所述激基复合物与至少一种激基缔合物；其中所述激基缔合物的单体态发光的波长在500～550nm之间，聚集态发光的波长在560～690nm之间；并且
11.所述阻挡层位于所述蓝光层和所述低能量发光层之间。所述阻挡层的作用在于部分地阻挡电荷或载流子的通过，从而使所述激基复合物能发射蓝光。
12.根据本发明提供的白光oled器件，在一种优选的实施方案中，所述激基复合物为式i所示的cdbp化合物与式ii所示的化合物po-t2t的复合物：
[0013][0014]
其中，cdbp:po-t2t的摩尔比可以为1:0.5～2，优选为1:0.8～1.5，最优选为1:1。
[0015]
根据本发明提供的白光oled器件，其中，所述激基缔合物可以采用本领域已知的任何单体态能够发射500～550nm的光，聚集态能够发射560～690nm范围的光的激基缔合物。例如，在一种优选的实施方案中，所述激基缔合物为式iii所示的有机金属络合物：
[0016][0017]
其中m、cy1、cy2、rn、rm、r1、r2、r3、r4、r5和r6定义如下：
[0018]
(a)m代表铂pt或者钯pd；
[0019]
(b)cy1选自吡啶环、5元环、6元环、氮杂环或硫杂环，或者它们的衍生物；
[0020]
(c)cy2选自5元环、6元环、氮杂环或氧桥，或者它们的衍生物；
[0021]
(d)rn和rm分别与cy1环或者cy2官能团连接；其中，rn和r m选自具有至少一个功能性基团的直链或者支链c
1～8
烃基；
[0022]
(e)r1、r2、r3、r4、r5和r6各自独立地选自氢或c
1～20
直链或支链烷基。
[0023]
更优选地，所述有机金属络合物为式iv所示的化合物tetra-pt-2，其中tbu表示叔丁基：
[0024][0025]
其中，基于所述低能量发光层中的激基复合物和激基缔合物的总重量，所述激基缔合物的含量可以为10～30wt％，优选为15～25wt％。
[0026]
根据本发明提供的白光oled器件，其中，所述阻挡层的材料可以为本领域已知的任何阻挡层材料。例如，在一种优选的实施方案中，所述阻挡层的材料为式v所述的mcp：
[0027][0028]
根据本发明提供的白光oled器件，其中，所述蓝光层的厚度可以为2～15nm，优选为5～10nm。所述低能量发光层的厚度可以为2～10nm，优选为5～8nm。所述阻挡层的厚度可以为0.5～3nm，，优选为1～3nm。
[0029]
在本发明的优选实施方式中，除了所述蓝光层、所述阻挡层和所述低能量发光层以外，所述有机功能层还可以包括空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层中的一种或多种。在一种优选的实施方案中，所述空穴注入层为式vi所示的化合物hat-cn。在一种优选的实施方案中，所述空穴传输层为式vii所示的化合物tapc。
[0030][0031]
在一些实施方案中，所述白光oled器件的有机功能层还可以含有其它有机化合物、金属或金属化合物作为掺杂剂。
[0032]
根据本发明提供的白光oled器件，对于不同的器件结构，两个发光层(即蓝光层和低能量发光层)的位置可能不同。在本发明的优选实施方式中，所述蓝光层靠近阳极侧，低能量发光层靠近阴极侧。
[0033]
本发明还提供了上述白光oled器件的制备方法，所述制备方法包括采用真空蒸镀、旋涂、打印和印刷等方法中的一种或多种方法在衬底上形成所述蓝光层、所述阻挡层和所述低能量发光层。
[0034]
本发明还提供了一种光源装置，其中，所述光源装置包括本发明提供的白光oled器件。
[0035]
本发明还提供了一种包括本发明的白光oled器件的装置，所述装置包括固定视觉显示单元、移动视觉显示单元、照明单元、键盘、服装、家具和墙纸。装置可以为固定视觉显示单元、移动视觉显示单元、照明单元、键盘、服装、家具和墙纸。其中，所述移动视觉显示单元可以是平板计算机、手机、膝上型计算机、数码相机、音乐播放器、车辆中的视觉显示单元，以及公共汽车和火车之上或之内的目的地显示器。优选地，所述固定视觉显示单元是信息面板中的视觉显示单元。优选地，所述移动视觉显示单元是智能手机的视觉显示单元。
[0036]
本发明提供的白光oled器件的蓝色发射光来自于由两种组分形成的激基复合物，而低能量发射光来自于激基缔合物。当施加高于其开启电压的直流电压时，该器件将发出由激基复合物形成的蓝色发射光和低能量受激准分子单体态和聚集态发射光组成的白光。本发明的白光oled器件无需采用蓝光发射器，仅采用单一发光材料配合主体材料发光即可实现很高的cri(cri》80)。
附图说明
[0037]
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
[0038]
图1为本发明实施例1制得mcp阻挡层厚度为2nm的器件在100cd/m2、1000cd/m2和5000cd/m2的亮度下的归一化el光谱；
[0039]
图2为本发明实施例1制得mcp阻挡层厚度为4nm的器件在100cd/m2、1000cd/m2和
5000cd/m2的亮度下的归一化el光谱；
[0040]
图3为本发明实施例1制得mcp阻挡层厚度为6nm的器件在100cd/m2、1000cd/m2和5000cd/m2的亮度下的归一化el光谱；
[0041]
图4为对比例1制得器件在100cd/m2、1000cd/m2和5000cd/m2的亮度下的归一化el光谱；
[0042]
图5为对比例2制得器件在100cd/m2、1000cd/m2和5000cd/m2的亮度下的归一化el光谱。
具体实施方式
[0043]
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
[0044]
实施例1
[0045]
采用kurt j.lesker公司的spectros真空蒸镀系统采用真空蒸镀的方法制备具有多个发光层(eml)的白光oled器件。器件结构如下：
[0046]
基板ito/hat-cn(5nm)/tapc(50nm)/cdbp(10nm)/cdbp：po-t2t：20wt％的tetra-pt-2(6nm)/mcp(2nm、4nm或6nm)/cdbp：po-t2t(10nm)/po-t2t(50nm)/lif(1.2nm)/al(100nm)
[0047]
其中，cdbp:po-t2t＝1:1，mcp层是位于两个发光层之间的阻挡层。
[0048]
性能测试
[0049]
采用keithley2400电源和hamamatsu photonics c9920-12 oled测试系统对本实施例制得的mcp厚度分别为2nm、4nm和6nm的白光oled器件进行性能测试。其中，el光谱如图1-3所示，oled性能数据列于表1中。
[0050]
表1
[0051][0052]
注：cie＝commission internationale de l'eclairage，即，国际照明委员会；开启电压是指亮度为1cd/m2时的电压；cri＝显色指数
[0053]
在图1中，当mcp的厚度为2nm时，激基复合物cdbp:po-t2t的蓝光发射大大增强，并且低能发射也很明显。这表明电子可以被mcp层部分阻挡，并且可以在cdbp:po-t2t的发光层中产生和捕获一些激子，然后可以增强激基复合物cdbp:po-t2t的蓝色发射。结果，在cie色度图中位于暖白区域中的1000cd/m2的亮度下，cie坐标为(0.44,0.49)。而图2中，当mcp
的厚度增加到4nm时，激基复合物发出的蓝光要强得多，但低能量发射会受到很大抑制，强度太低，因此cie坐标为(0.29,0.47)亮度为1000cd/m2，位于cie色度图中的黄绿色区域。图3中，当mcp的厚度为6nm时，这种情况更加严重。在1000cd/m2的亮度下，cie坐标为(0.28,0.46)。
[0054]
在表1中，当mcp的厚度为2nm时，eqe
max
为12.2％，cri为74，最大亮度为11380cd/m2。但是，当mcp的厚度增加到4nm或6nm时，eqe
max
大大降低，分别仅为4.8％和4.2％。如上所述，发射颜色甚至不是白色。这意味着mcp的阻挡层(4nm或6nm)太厚，以至于大多数激子被阻止迁移到cdbp:po-t2t:tetra-pt-2的低能eml中。因此，低能发射被大大抑制，并且设备的发射位于cie色度图中的黄绿色区域。空穴/电子平衡差得多，并且eqe
max
大大降低。
[0055]
综上，厚度为2nm的阻挡层有助于增强激基复合物cdbp：po-t2t的蓝光发射，eqemax为12.2％，cri为74，并且为暖白色。
[0056]
对比例1
[0057]
按照与实施例1相同的方式制备器件，主要不同之处在于，不设置阻挡层。器件结构如下：
[0058]
基板ito/hat-cn(5nm)/tapc(50nm)/cdbp(10nm)/cdbp：po-t2t：20wt％的tetra-pt-2(6nm)/cdbp：po-t2t(10nm)/po-t2t(50nm)/lif(1.2nm)/al(100nm)(器件1)
[0059]
其中，cdbp:po-t2t＝1:1。
[0060]
对比例2
[0061]
按照与对比例1相同的方式制备器件，不同之处在于，设计了两个cdbp:po-t2t蓝光eml以增强蓝光发射。器件结构如下：
[0062]
基板ito/hat-cn(5nm)/tapc(50nm)/cdbp(10nm)/cdbp：po-t2t(6nm)/cdbp：po-t2t：20wt％的tetra-pt-2(6nm)/cdbp：po-t2t(10nm)/po-t2t(50nm)/lif(1.2nm)/al(100nm)(器件2)
[0063]
其中，cdbp:po-t2t＝1:1。
[0064]
性能测试
[0065]
采用与实施例1相同的方式对对比例1和2制得的oled器件进行性能测试。其中，el光谱如图4和5所示，oled性能数据列于表2中。
[0066]
表2
[0067][0068]
注：cie＝commission internationale de l'eclairage，即，国际照明委员会；开启电压是指亮度为1cd/m2时的电压；cri＝显色指数
[0069]
对于器件1和2而言，在450～500nm波段的蓝色发射都太弱，可能归因于从蓝色eml
到cdbp:po-t2t:20wt％tetrapt-2 eml的能量转移。结果，在500～800nm范围内的低能量发射比蓝色发射强得多。因此，这两个器件的cri太低(器件1的cri＝64；器件2的cri＝62)。在1000cd/m2亮度下，这两个器件的cie坐标分别为(0.43,0.51)和(0.44,0.52)，位于cie色度图中的黄色区域。另外，这两个器件的效率都很低，最大eqe
max
分别为8.6％和8.3％。此外，器件2中的双蓝色eml不会增强蓝色发射，如图5所示。
[0070]
将对比例1和2的结果与实施例1进行对比可以看出，两个发光层中间的2nm厚的mcp阻挡层，具有很好的部分阻挡电荷溢出的作用，从而可以保留部分电荷在cdbp:po-t2t蓝光层中发射蓝光，而如果厚度太厚，则会严重影响器件的量子效率和器件功率效率。