一种具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件及其制备方法与流程

1.本发明涉及有机半导体发光器件技术领域，尤其涉及一种具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件及其制备方法。


背景技术：

2.白光有机发光二极管(woled)因其蓝光危害低、柔性、可弯曲、广视角、节能、响应速度快等优势，被誉为“新一代照明技术”。此外，在显示领域，woled可以作为液晶显示的背光源，或作为子像素制备高规格的rgbw
‑
tv，即红/绿/蓝/白像素电视。采用稳定的蓝色荧光材料和高效率的磷光材料的混合型woleds，兼具荧光材料的低成本、稳定性和磷光材料的高效率等优点，最有可能得到大规模商业化应用。
3.目前，混合型woleds已经能够取得很高的器件效率，但是能够在高亮度时依然保持高效率的白光器件还比较少。此外，由于白光一般是由多个光色搭配形成，不同发光客体的光谱随着器件亮度的变化程度不同，这导致白光器件的光谱随着亮度变化很大，光谱不稳定。固态照明要求器件的工作亮度在1000～5000cd
·
m
‑2范围内，这对器件在高亮度时的效率、寿命以及光谱稳定性提出了更高的要求。
4.因此，开发一种具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光woled，对推动白光oled的商业化进展具有重要意义。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件及其制备方法。本发明通过采用芘并咪唑衍生物为非掺杂蓝光层，具有相似结构和激发态性质的菲并咪唑衍生物为黄色磷光染料的主体，制备出具有简单结构、低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件，有希望得到商业化的应用。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件，由下至上依次为透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极，所述发光层为双层结构，由下至上依次是黄色磷光层和非掺杂蓝色荧光层；所述黄色磷光层由菲并咪唑衍生物主体材料掺杂黄色磷光客体材料构成，所述非掺杂蓝色荧光层由芘并咪唑衍生物构成。
8.优选地，所述黄色磷光层的厚度为0.1～20nm，所述非掺杂蓝色荧光层的厚度为0.1～10nm，所述空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层、电子传输层和电子注入层的厚度独立地为5～40nm。
9.优选地，所述芘并咪唑衍生物为芘并咪唑
‑
苯环类衍生物，所述芘并咪唑
‑
苯环类衍生物为ppyim、pyi
‑
sbf、pyi
‑
dpf或pyi
‑
3tp，所述ppyim、pyi
‑
sbf、pyi
‑
dpf和pyi
‑
3tp的结构式如式1所示：
[0010][0011]
优选地，所述菲并咪唑衍生物主体材料为菲并咪唑
‑
苯环类衍生物，所述菲并咪唑
‑
苯环类衍生物为pi
‑
sbf、pi
‑
dpf、pi
‑
3tp或ppim，所述pi
‑
sbf、pi
‑
dpf、pi
‑
3tp和ppim的结构式如式2所示：
[0012][0013]
优选地，所述黄色磷光客体材料为(乙酰丙酮)二[2
‑
(噻吩并[3,2
‑
c]吡啶
‑4‑
基)苯基]铱(iii)。
[0014]
优选地，所述黄色磷光客体材料在发光层中的掺杂浓度为0.1～20wt％。
[0015]
优选地，所述黄色磷光客体材料在发光层中的掺杂浓度为1～10wt％。
[0016]
本发明还提供了上述技术方案所述的具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：
[0017]
在透明基底上溅射，形成阳极；
[0018]
在所述阳极表面依次真空蒸镀空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极，得到所述具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件。
[0019]
本发明提供了一种具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件，由下至上依次为透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极，所述发光层为双层结构，由下至上依次是黄色磷光层和非掺杂蓝色荧光层；所述黄色磷光层由菲并咪唑衍生物主体材料掺杂黄色磷光客体材料构成，所述非掺杂蓝色荧光层由芘并咪唑衍生物构成。
[0020]
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0021]
本发明通过采用芘并咪唑衍生物为非掺杂蓝光层，具有相似结构和激发态性质的菲并咪唑衍生物为磷光染料的主体，制备出具有简单结构、低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件，有希望得到商业化的应用；芘并咪唑衍生物能够实现高效、低滚降的蓝光发射，菲并咪唑衍生物作为黄色磷光材料的主体，也表现出良好的磷光器件性能。在此白光器件中，单线态激子被蓝色荧光材料所利用产生蓝光，三线态激子被黄色磷光客体所利用产生黄光，最终实现白光发射。
附图说明
[0022]
图1为实施例1的白光有机电致发光器件的结构示意图；
[0023]
图2为实施例1的白光有机电致发光器件的电流效率
‑
亮度
‑
能量效率特性线；
[0024]
图3为实施例1的白光有机电致发光器件的外量子效率
‑
亮度特性曲线和归一化的电致发光光谱、cie和cri；
[0025]
图4为实施例1的白光有机电致发光器件的不同亮度下的归一化电致发光光谱i。
具体实施方式
[0026]
本发明提供了一种具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件，由下至上依次为透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极，所述发光层为双层结构，由下至上依次是黄色磷光层和非掺杂蓝色荧光层；所述黄色磷光层由菲并咪唑衍生物主体材料掺杂黄色磷光客体材料构成，所述非掺杂蓝色荧光层由芘并咪唑衍生物构成。
[0027]
在本发明中，所述黄色磷光层的厚度优选为0.1～20nm，所述非掺杂蓝色荧光层的厚度优选为0.1～10nm，所述空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层、电子传输层和电子注入层的厚度独立地优选为5～40nm。
[0028]
在本发明中，所述芘并咪唑衍生物优选为芘并咪唑
‑
苯环类衍生物，所述芘并咪唑
‑
苯环类衍生物优选为ppyim、pyi
‑
sbf、pyi
‑
dpf或pyi
‑
3tp，所述ppyim、pyi
‑
sbf、pyi
‑
dpf和pyi
‑
3tp的结构式如1式所示：
[0029][0030]
在本发明中，所述菲并咪唑衍生物主体材料优选为菲并咪唑
‑
苯环类衍生物，所述菲并咪唑
‑
苯环类衍生物优选为pi
‑
sbf、pi
‑
dpf、pi
‑
3tp或ppim，所述pi
‑
sbf、pi
‑
dpf、pi
‑
3tp和ppim的结构式如式2所示：
[0031][0032]
在本发明中，所述菲并咪唑
‑
苯环类衍生物的三线态能级高于磷光客体，能够保证从主体到客体的能量转移，其次，具有平衡的载流子传输性质，可以拓宽载流子复合的区域，减少激子的淬灭，降低效率滚降和高光谱稳定性，此外，菲并咪唑
‑
苯环类衍生物和芘并咪唑苯环类衍生物具有相似的分子结构和激发态性质，能够避免磷光层和荧光层之间的激子淬灭。
[0033]
在本发明中，所述黄色磷光客体材料优选为(乙酰丙酮)二[2
‑
(噻吩并[3,2
‑
c]吡啶
‑4‑
基)苯基]铱(iii)(po
‑
01)，能够利用三线态激子，从而提高器件效率；通过主客体掺杂技术制备发光层，在优化的掺杂浓度下，主体材料上产生的激子能够被黄色磷光客体所利用产生黄光，最后与蓝光结合，实现双色白光发射。
[0034]
在本发明中，所述黄色磷光客体材料在发光层中的掺杂浓度优选为0.1～20wt％，更优选为1～10wt％。
[0035]
在本发明中，所述空穴注入层优选为2,3,6,7,10,11
‑
六氰基
‑
1,4,5,8,9,12
‑
六氮杂三亚苯(hatcn)，所述空穴传输层优选为4,4'
‑
环己基二[n,n
‑
二(4
‑
甲基苯基)苯胺](tapc)，所述激子阻挡层优选为三羟甲基氨基甲烷(4
‑
咔唑
‑9‑
苯基)胺(tcta)，所述电子注入层优选为氟化锂，所述电子传输层优选为3,3'
‑
[5'
‑
[3
‑
(3
‑
吡啶基)苯基][1,1':3',1
”‑
三联苯]
‑
3,3
”‑
二基]二吡啶(tmpypb)。
[0036]
在本发明中，所述透明基底优选为透明的导电玻璃，所述阳极优选为铟锡氧化物(ito)，所述阴极优选为al薄膜。
[0037]
在本发明中，所述hatcn、tapc、tcta、tmpypb、po
‑
01、ppyim、pyi
‑
sbf、pyi
‑
dpf、pyi
‑
3tp、pi
‑
sbf、pi
‑
dpf、pi
‑
3tp和ppim的结构式如式3中所示，本发明对所述hatcn、tapc、tcta、tmpypb、po
‑
01、ppyim、pyi
‑
sbf、pyi
‑
dpf、pyi
‑
3tp、pi
‑
sbf、pi
‑
dpf、pi
‑
3tp和ppim的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品或采用本领域技术人员常规的技术手段制得均可。
[0038][0039]
本发明还提供了上述技术方案所述的具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：
[0040]
在透明基底上溅射，形成阳极；
[0041]
在所述阳极表面依次真空蒸镀空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极，得到所述具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致
发光器件。
[0042]
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的具有低效率滚降和高光谱稳定性的白光有机电致发光器件及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0043]
实施例1
[0044]
一种白光有机电致发光器件w，该器件w的结构为：ito/hatcn(6nm)/tapc(30nm)/tcta(10nm)/ppim:po
‑
01
‑
8wt％(6nm)/ppyim(14nm)/tmpypb(40nm)/lif(1.2nm)
[0045]
如图1所示，该器件w的结构自下而上移次由以下功能层叠加：透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层、黄色磷光层、非掺杂蓝色荧光层、电子传输层、电子注入层和阴极。制备方法如下：
[0046]
在基底导电玻璃上以溅射方式制备ito薄板作为阳极；依次将ito导电玻璃用去离子水，异丙醇，丙酮，甲苯，丙酮，异丙醇在超声浴中各自清洗20分钟，最后放置于异丙醇溶液中。在紫外臭氧清洗机中对ito玻璃表面处理40分钟后，将其移入真空蒸镀设备中；在阳极ito导电玻璃上，真空蒸镀空穴注入层hatcn，厚度为6nm；紧接着，真空蒸镀空穴传输层tapc，厚度为30nm；在tapc上，蒸镀激子阻挡层tcta，厚度为10nm；在tcta之上，蒸镀发光层：发光层为黄色磷光层ppim：po
‑
01(6nm，ppim是主体荧光材料，po
‑
01为客体磷光材料，客体材料所发光层的质量掺杂浓度为8％)、非掺杂的蓝光荧光层ppyim(14nm)；在发光层之上，蒸镀电子传输层tmpypb，厚度为40nm；接下来蒸镀电子注入层lif，厚度为1.2nm；在lif之上，蒸镀阴极al，厚度为100nm。
[0047]
对上述制备得到的器件w的性能进行检测，图2和图3为器件w的器件效率图，图2为实施例1的白光有机电致发光器件的电流效率
‑
亮度
‑
能量效率特性线；图3为实施例1的白光有机电致发光器件的外量子效率
‑
亮度特性曲线和归一化的电致发光光谱、cie和cri，从图中可以看出，器件的效率很高，最大的外量子效率(eqe)可达23.5％，在5000cd
·
m
‑2的高亮度时，还能保持在21.2％，外量子效率的滚降只有9.8％。同时，由图四可知，白光器件表现出稳定的暖白光发射，1000cd
·
m
‑2亮度时的色坐标为(0.454,0.439)。在亮度为3000/5000/10000cd
·
m
‑2时，色坐标分别为(0.454,0.440)、(0.453,0.439)、(0.448,0.434)，在1000cd
·
m
‑2到10000cd
·
m
‑2亮度范围内的色坐标变化值仅有(0.006,0.005)。
[0048]
本发明的实施例1器件详细电致发光性能数据列于表1中。
[0049]
表1器件w的电致发光性能数据
[0050][0051]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。