一种高效率、低滚降磷光有机发光二极管制造技术

本发明专利技术涉及一种磷光有机发光二极管，其有机发光层由三层发光层材料构成，其中第一发光层位于空穴传输层侧，以空穴传输型材料为主体材料，掺杂磷光发光材料构成；第三发光层位于电子传输层侧，以电子传输型材料为主体材料，掺杂磷光发光材料构成；第二发光层位于第一发光层与第三发光层之间，以空穴传输型材料和电子传输型材料混合作为主体材料，掺杂磷光发光材料构成。本发明专利技术器件能够实现高的器件效率和极其小的效率滚降，且器件制备工艺简单、重复性好。

【技术实现步骤摘要】
一种高效率、低滚降磷光有机发光二极管
本专利技术属于有机光电子器件
，涉及有机电致发光器件，特别是涉及一种全磷光有机发光二极管。
技术介绍
有机发光二极管(Organiclight-emittingdiodes，OLEDs)因其独特的优势，如快的响应速度、高的颜色品质、轻薄、低的制备成本及可实现柔性、透明制备等特征，被业界广泛认为将成为下一代新型显示和照明技术。根据制备器件使用发光材料的不同，可以将OLED分为荧光OLED和磷光OLED。荧光OLED采用荧光发光材料制备，根据自旋耦合定律，在荧光OLED中理论上只有25%的单线态激子能被用来产生光，使得荧光OLED的器件效率普遍较低，能耗较高，限制了荧光OLED的商业化推广。相比之下，磷光发光材料中由于引入了重金属元素，在重金属元素作用下，原来被自旋禁阻的75%三线态激子也能产生辐射跃迁而发光，使得在理论上磷光OLED的激子利用率可以达到100%，大大提高了器件的效率。由于磷光OLED的高效率优势，近年来得到了科研及产业界的广泛关注，并进行了大量的研究工作。目前报道磷光OLED的效率已经超过根据统计学得出的常规OLED最大外量子上限的20%，甚至有磷光OLED的外量子效率接近30%的报道。然而，大部分报道的高效率磷光OLED都面临着一个共同的问题，即效率滚降。这些磷光OLED都是在非常低的亮度或电流密度下取得最大器件效率，随着亮度或电流密度的增大，器件的外量子效率普遍出现剧烈的降低，使得在实际照明和显示要求的亮度范围内(如大于5000cd/m2)，这些磷光OLED的效率都普遍降到很低，且能耗增大，限制了磷光OLED的商业化推广。磷光OLED效率滚降的原因主要归结于高电流密度下三线态激子聚集引起的三线态-三线态猝灭(Triplet-tripletannihilation，TTA)，以及电子和空穴载流子在发光层中不平衡分布引起的三线态-极化子之间的猝灭(Triplet-polaronquenching，TPQ)。为了改善磷光OLED的效率滚降，科研工作者从减少或避免磷光OLED中TTA和TPQ出发，相继专利技术了一系列的磷光OLED器件结构。这些器件结构概括起来主要包括：双发光层结构(Double-emissivelayer，D-EML)、混合主体发光层结构(Mixedhost(MH)-emissivelayer，MH-EML)、梯度掺杂发光层结构(Graded-emissivelayer，G-EML)、量子井发光层结构(Quantumwell-emissivelayer，QW-EML)等。上述这些器件结构虽然在一定程度上改善了磷光OLED的效率滚降，但仍然存在不少问题。如，D-EML结构磷光OLED的载流子复合区域很窄，高电压下的效率滚降依然较为严重；MH-EML结构磷光OLED也不可避免地使得载流子在发光层的两个界面处产生聚集，引起效率滚降；G-EML结构磷光OLED在制备过程中要求连续不断地改变发光材料在主体材料中的掺杂浓度，使得器件的制备工艺十分复杂、重复性很低；QW-EML结构磷光OLED在发光层中引入了多层与主体材料在HOMO及LOMO能级差别较大的间隔层材料，这些间隔层材料的引入大大增加了磷光OLED中的异质结界面，导致器件具有高的驱动电压和低的效率。综上所述，为了磷光OLED进一步的商业化应用推广，有必要进一步专利技术有效的、制备工艺简单、重复性好的新型器件结构，以提高磷光OLED器件的效率并进一步改善器件的效率滚降，使其在实际应用的亮度范围(大于5000cd/m2)内，磷光OLED仍能取得更高的器件效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于新的器件结构的磷光有机发光二极管，以能够实现高的器件效率和极其小的效率滚降，且器件的制备工艺简单、重复性好。本专利技术所述的磷光有机发光二极管与常规的OLED器件一样，同样包括有位于阳极侧的空穴传输层(HTL)，位于阴极侧的电子传输层(ETL)，以及位于上述空穴传输层(HTL)与电子传输层(ETL)之间的有机发光层(EML)。不同的是，本专利技术所述磷光有机发光二极管的有机发光层是由三层发光层材料构成的复合发光层，具体包括：位于空穴传输层侧的第一发光层，所述第一发光层是以具有空穴传输型的材料作为主体材料，掺杂磷光发光材料构成；位于电子传输层侧的第三发光层，所述第三发光层是以具有电子传输型的材料作为主体材料，掺杂磷光发光材料构成；以及，位于第一发光层与第三发光层之间的第二发光层，所述第二发光层是以第一发光层的空穴传输型材料与第三发光层的电子传输型材料混合作为主体材料，掺杂磷光发光材料构成。进一步地，本专利技术所述的磷光有机发光二极管中，空穴传输层材料具有比空穴传输型主体材料更高的LUMO能级，电子传输层材料具有比电子传输型主体材料更低的HOMO能级。更进一步地，所述空穴传输层材料和电子传输层材料的三线态能级均大于有机发光层所掺杂的磷光发光材料的三线态能级。同样，所述有机发光层中，所有各主体材料的三线态能级也均大于掺杂在其中的磷光发光材料的三线态能级。一般地，适合于本专利技术所述磷光有机发光二极管使用的电子传输型主体材料和空穴传输型主体材料的三线态能级应不低于2.1eV。常规的符合上述条件的空穴传输型主体材料可以是TCTA、CBP等，电子传输型主体材料可以是TPBi、TmPyPB、Bepp2等。本专利技术所述磷光有机发光二极管的有机发光层中，位于中间的第二发光层的厚度应大于位于两侧的第一发光层和第三发光层的厚度。优选地，所述第二发光层的厚度可以是5～60nm之间的任意值。在此基础上，所述第一发光层和第三发光层的厚度可以相同，也可以不同，只要小于第二发光层的厚度即可。本专利技术所述的磷光有机发光二极管中，优选地，在所述三层发光层的不同主体材料中掺杂有相同的磷光发光材料。进而，在有机发光层中，可以根据实际情况，对所述第二发光层中两种主体材料的掺杂比例进行调整。通过调整两种主体材料的掺杂比例，能够有效调整载流子复合区域的宽度，以及电子与空穴的平衡。当然地，本专利技术所述的磷光有机发光二极管还包括有发光二极管器件所必须具备的ITO阳极和铝阴极，也可以包括有空穴注入层(HIL)和/或电子注入层(EIL)。基于此，一个典型的本专利技术磷光有机发光二极管的整体器件结构是由自下而上设置的透明玻璃基板，透明导电薄膜ITO阳极，空穴注入层，空穴传输层，有机发光层，电子传输层，电子注入层和铝阴极构成的。其中的有机发光层从阳极到阴极依次为嵌入空穴传输型主体材料的第一发光层、嵌入混合主体材料的第二发光层和嵌入电子传输型主体材料的第三发光层。在本专利技术的磷光有机发光二极管中，通过两侧的空穴传输层和电子传输层，将空穴和电子注入到中间的有机发光层。进而，通过第一发光层中的空穴传输型主体材料和第三发光层中的电子传输型主体材料，将注入的电子和空穴有效地传输至中间混合主体材料的第二发光层。由于传输到中间第二发光层的空穴和电子不能进一步向阴极和阳极传输，使得空穴和电子载流子被很好地限制在中间的第二发光层中，形成激子，被掺杂在其中的磷光发光材料利用，有利于实现高的器件效率。同时，通过调整第二发光层厚度以及第二发光层中两种主体材料的掺杂比例，可以进而调控载流子复合区域的宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷光有机发光二极管，包括位于阳极侧的空穴传输层，位于阴极侧的电子传输层，以及位于所述空穴传输层与电子传输层之间的有机发光层，其中，所述的有机发光层是由三层发光层材料构成的复合发光层，包括：位于空穴传输层侧的第一发光层，所述第一发光层是以具有空穴传输型的材料作为主体材料，掺杂磷光发光材料构成；位于电子传输层侧的第三发光层，所述第三发光层是以具有电子传输型的材料作为主体材料，掺杂磷光发光材料构成；以及，位于第一发光层与第三发光层之间的第二发光层，所述第二发光层是以第一发光层的空穴传输型材料与第三发光层的电子传输型材料混合作为主体材料，掺杂磷光发光材料构成。

【技术特征摘要】
1.一种磷光有机发光二极管，包括位于阳极侧的空穴传输层，位于阴极侧的电子传输层，以及位于所述空穴传输层与电子传输层之间的有机发光层，其中，所述的有机发光层是由三层发光层材料构成的复合发光层，包括：位于空穴传输层侧的第一发光层，所述第一发光层是以具有空穴传输型的材料作为主体材料，掺杂磷光发光材料构成；位于电子传输层侧的第三发光层，所述第三发光层是以具有电子传输型的材料作为主体材料，掺杂磷光发光材料构成；以及，位于第一发光层与第三发光层之间的第二发光层，所述第二发光层是以第一发光层的空穴传输型材料与第三发光层的电子传输型材料混合作为主体材料，掺杂磷光发光材料构成。2.根据权利要求1所述的磷光有机发光二极管，其特征是所述空穴传输层材料具有比空穴传输型主体材料更高的LUMO能级，电子传输层材料具有比电子传输型主体材料更低的HOMO能级。3.根据权利要求1所述的磷光有机发光二极管，其特征是所述空穴传输层材料和电子传输层材料的三线态能级均大...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗艳勤，郭园园，王科翔，高龙，王华，郝玉英，刘旭光，许并社，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14