一种提升有机发光二极管电流效率的方法技术

本发明专利技术提出提升有机发光二极管电流效率的方法，采取一种全新理念的正负电压交替出现的脉冲电压波形，代替传统驱动器件所用的直流电压波形，在低温环境下实现对器件发光层中陷阱电荷的有效辐射复合利用，从而在相同电流密度下，器件发光强度获得十倍以上的增强。本发明专利技术实现器件电流效率倍增的技术路线，将在有机发光二极管的低温显示与照明领域(如航天航空领域)产生实际应用价值。领域)产生实际应用价值。领域)产生实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种提升有机发光二极管电流效率的方法


[0001]本专利技术涉及低温显示及照明领域的有机光电器件，具体涉及在提升有机发光二极管电流效率的技术。

技术介绍

[0002]自1987年美国柯达公司的邓青云等人提出有机发光二极管的多层结构开始，有机发光二极管在平板显示和固态照明等领域发挥着愈发重要的作用。至今，应用热激活延迟荧光材料制备的有机发光二极管，其外量子效率已经达到了29.6％。尽管外量子效率近年来已取得长足进展，但器件中仍存在一些不可忽略的问题，例如有机发光器件中通常不可避免地存在陷阱电荷，尤其是掺杂器件中存在大量的陷阱电荷，而陷阱电荷的存在会对器件光电性能造成不利影响。首先，陷阱电荷导致器件中产生内建电场，从而诱导激子解离；其次，陷阱电荷的非辐射复合会降低器件外量子效率；另外，陷阱电荷的存在会造成器件局部过热，加速器件老化。因此，如何消除有机发光二极管中的陷阱电荷，是提高器件光电性能的关键，也一直是该领域的研究热点和难点。
[0003]随着有机发光二极管应用领域的不断拓展，低温环境也成为了有机发光二极管的重要应用场景，如航天航空领域的显示及照明设备。但器件工作环境温度降低，陷阱电荷的数量会显著增加，从而导致低温下陷阱电荷对器件的不利影响明显增强。因此陷阱电荷的存在极大的限制了有机发光二极管在低温环境的应用。迄今为止，科研工作者在减少陷阱电荷对器件性能影响方面主要是通过提升器件制备工艺，改善器件中各功能层的成膜质量，减少陷阱态的产生。由于有机发光二极管的正向导通反向截至特性，直流电压驱动成为了有机发光二极管的首选驱动方式，而本专利技术采取一种全新理念的正负电压交替出现的脉冲电压波形，代替传统驱动器件所用的直流电压波形，实现了对有机发光二极管电流效率的显著提升。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出一种提升有机发光二极管电流效率的方法，该方法通过一种全新理念的有机发光二极管驱动方式，利用在一个周期里具有正、反偏压的特殊脉冲电压来驱动发光器件，实现对器件发光层中长寿命陷阱电荷的有效辐射复合利用，弥补传统直流电压驱动方式在低温环境下驱动器件的不足，从而呈量级大幅提升有机发光二极管的发光效率。
[0005]为实现以上专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种提升有机发光二极管电流效率的方法，所述有机发光二极管包括发光层、空穴传输层、电子传输层。所述发光层由主体分子(Host)和客体分子(Guest)掺杂构成；采用正负交替的脉冲电压在低温环境下驱动所述有机发光二极管,同一周期的脉冲电压必须同时包含正向电压和负向电压，且该正负电压之间需间隔一段时间的零偏电压；所述的低温环境温度为200～20K及更低温环境，且随着温度的降低，正负电压交替出现的脉冲电压驱
动方式对器件效率的提升效果逐渐增强。
[0007]本专利技术的以上方法，将传统的直流电压驱动方式改变为特定波形结构的正负交替的脉冲电压驱动方式，即同一周期的脉冲电压必须同时包含脉冲宽度为25～50μs正向电压和50～100μs负向电压，且该正负电压之间需间隔25～50μs的零偏电压。采用本文所提出的正负交替的脉冲电压在低温环境下驱动有机发光二极管,不仅能够消除陷阱电荷对器件的不利影响，而且能够高效利用陷阱电荷，是一种全新理念的有机发光二极管驱动方式。
[0008]在本专利技术一实施例中，对于正负交替的脉冲电压，同一周期内的正向电压和负向电压的时间应当分别控制在25～50μs和50～100μs，以达到对器件效率较大的提升效果。而当正向电压和负向电压的时间分别控制在25μs和50μs时，器件效率提升效果最明显。
[0009]在本专利技术一实施例中，对于正负交替的脉冲电压，同一周期内的正向电压和负向电压之间的零偏电压的时间应当控制在25～50μs，以达到对器件效率较大的提升效果。当零偏电压的时间为25μs时，器件效率提升效果最明显。
[0010]在本专利技术一实施例中，对于正负交替的脉冲电压，同一周期内的正向电压的幅值根据实际器件工作电流可适当调节。
[0011]在本专利技术一实施例中，对于正负交替的脉冲电压，同一周期内的负向电压的幅值应当分别控制在
‑
8～
‑
10V，以达到对器件效率较大的提升效果，当负向电压的幅值为
‑
8V 时，器件效率提升效果最明显。
[0012]若正负交替的脉冲电压不满足以上要求，则器件在该类正负交替的脉冲电压驱动方式下器件效率不能得到改善。
[0013]本专利技术所述的掺杂器件需要满足发光层具有良好的载流子束缚能力，即主体分子的 HOMO能级高于客体分子的HOMO能级，主体分子的LUMO能级低于客体分子的 LUMO能级；若主客体分子能级不能同时满足上述要求，需在器件发光层与电荷传输层之间插入适当的电荷阻挡层，以达到将脱束缚后的陷阱电荷限制在发光层的目的。所述电子阻挡层材料的LUMO能级应同时高于主客体分子的LUMO能级；空穴阻挡层材料的HOMO能级应同时低于主客体分子的HOMO能级。若器件能级结构完全不满足上述要求，则该类器件在本专利技术提出的特定波形结构的正负交替的脉冲电压驱动方式下器件效率不能得到改善。
[0014]在本专利技术一实施例中，主体分子具有较宽的禁带宽度，材料选为PO
‑
T2T [2,4,6
‑
Tris[3
‑
(diphenylphosphinyl)phenyl]‑
1,3,5
‑
triazine]；客体分子应具有较窄的禁带宽度，材料选为TBRb[2,8
‑
Di
‑
tert
‑
butyl
‑
5,11
‑
bis(4
‑
tert
‑
butylphenyl)
‑
6,12
‑
dipheny
‑
ltetracene]。
[0015]在本专利技术一实施例中，所述发光层中主客体分子掺杂的质量百分比为10％wt％；所述发光层厚度为40nm；所述空穴传输层、电子传输层厚度为60nm。
[0016]本专利技术的详细优点包括:
[0017]1、本专利技术利用正负交替的脉冲电压驱动方式在低温环境下(如20K)能够大幅度提高器件发光的电流效率。特别地，针对陷阱电荷数量较多的掺杂器件，相对于传统的直流驱动方式，在专利技术人提出的正负电压交替出现的驱动方式下，器件发光的电流效率在低温环境下获得了10.6倍的增加。
[0018]2、本专利技术利用正负交替的脉冲电压，其负向电压阶段用于辅助释放器件陷阱态中的陷阱电荷，并促使其发生辐射复合，陷阱电荷得到利用，一方面提升了载流子利用率，另
一方面消除了陷阱电荷对器件性能的不利影响。
[0019]3、本专利技术通过更换器件驱动电压波形提升器件效率的方法相对于传统的通过改良器件制备工艺减少陷阱电荷数量的方法，更为简单高效，在实际生产活动中应用价本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升有机发光二极管电流效率的方法，所述有机发光二极管包括发光层、空穴传输层、电子传输层；其特征在于：所述发光层由主体分子(Host)和客体分子(Guest)掺杂构成；采用正负交替的脉冲电压在低温环境下驱动所述有机发光二极管,同一周期的脉冲电压同时包含正向电压和负向电压，且该正负电压之间需间隔一段时间的零偏电压；所述的低温环境温度为200~20 K及更低温环境，且随着温度的降低，正负电压交替出现的脉冲电压驱动方式对器件效率的提升效果逐渐增强。2.根据权利要求1所述的提升有机发光二极管电流效率的方法，其特征在于：同一周期内的正向电压和负向电压的时间应当分别控制在25~50 μs和50~100 μs；优选正向电压和负向电压的时间分别控制在25 μs和50 μs。3.根据权利要求1所述的提升有机发光二极管电流效率的方法，其特征在于：同一周期内的正向电压和负向电压之间的零偏电压的时间控制在25~50 μs；优选零偏电压的时间为25 μs。4.根据权利要求1所述的提升有机发光二极管电流效率的方法，其特征在于：同一周期内的正向电压的幅值根据实际器件工作电流调节。5.根据权利要求1所述的提升有机发光二极管电流效率的方法，其特征在于：同一周期内的负向电压的幅值控制在
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8~
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10 V；优选地负向电压的幅值为
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8 V。6.根据权利要求1所述的提升有机发光二极管电流效率的方法，其特征在于：所述器件发光层主体分子的HOMO能级低于客体分子的HOMO能级，主体分子的LUMO能级高于客体分子的LUMO能级；若主客体分...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊祖洪，陈敬，赵茜，魏福贤，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：