一种白光有机电致发光器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种白光有机电致发光器件，包括衬底、阳极层、阴极层、设置在阳极层和阴极层之间的有机功能层，有机功能层包括空穴传输兼蓝色荧光发光层、能量传递兼限制层、互补磷光发光层、能量传递层和电子传输层，以高效互补磷光材料代替红、绿色磷光材料捕获75％的低能量的三线态激子，结合蓝色荧光材料，使器件的内量子效率达到100％，从而得到高效白光发射，用单层磷光发射层代替复杂的掺杂发光层，结合能量传递层以及激子限制层得到器件结构简单、易于控制、重复性好、高效、稳定的白光有机电致发光器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机电致发光器件
，具体涉及一种白光有机电致发光器件及其制备方法。
技术介绍
白光有机电致发光器件作为固体光源，由于制备工艺简单、制作成本低、可以实现大面积发光、超薄、可弯曲、材料来源广泛以及环保等优点，在显示以及照明领域得到了人们的重视。经过二十多年的发展，有机电致发光器件性能及理论研究都取得了长足的进展。各种单色发光器件技术日趋成熟，器件性能不断得到提高，已经有商业化产品问世。由于对有机电致发光全色显示以及固体照明的需求与日俱增，提高有机白光器件的性能以满足应用需求的研究已成为有机发光领域的热点方向之一。在有机电致发光器件中，电场激发的激子分为单线态激子和三线态激子，前者导致荧光发射，后者导致磷光发射。有机电致发光器件在电场激发下，空穴与电子结合成单线态和三线态激子的几率分别为25％，75％。由于荧光材料受到电子自旋的限制，其电致发光只利用了单重激发态的能量(25％)，其余处于三重激发态的能量都没有被利用(75％)，这也就阻碍了荧光器件的效率的进一步提高。对于某些磷光材料而言，它既能通过三线态-三线态能量转移的方式利用形成的三线态激子，又能过单线态-单线态能量转移的方式然后经单线态-三线态的系间窜越利用形成的单线态激子，使得磷光器件内量子效率理论上可以达到100％。如果能设计一种新的器件结构，使蓝色荧光材料利用所有产生的高能量的单线态激子，而红、绿色的磷光材料利用剩余的占总激子数的75％的低能量的三线态激子，那么得到的白光器件就可以避免基于全荧光材料效率较低问题和基于全磷光材料稳定性较差的问题，从而得到效率较高、稳定较好的白光发射。2006年，美国普林斯顿大学的Forrest团队(Nature，2006，440)正是基于这个思路制备了外量子效率和功率效率分别为10.8％，22.1lm/W的白光器件。他们将蓝色荧光材料，红色，绿色磷光材料分别掺杂在主体基质CBP中，通过调节各发光层以及激子阻挡层的厚度得到白光器件。2009年，Karl Leo团队(Adv.Func.Mater.2009，19，1319-1333)基于同样的思路得到了外量子效率和电流效率分别为14.9％，24.3cd/A的白光器件，他们将红色磷光，绿色磷光材料分别掺杂在主体基质中，通过调节蓝色荧光发光层的厚度，得到白光器件。虽然基于红、绿、蓝三种染料的白色有机发光器件的效率比较高，但是由于同时使用了三种颜色的发光材料，而要想得到高效率的白光发射，需要调节它们的相对的发光强度，这就增加了白光器件制作的难度；由于有机材料的发光峰的半峰宽一般比较宽，因此只要两种互补的颜色就可以合成白光。2008年，Cheuk-Lam Ho等人(Appl.Phys.lett.，2008，92，083301)将橘红色磷光材料和蓝色荧光材料分别掺杂在主体基质CBP和MADN中，得到电流效率和功率效率分别为19.3cd/A，11.1lm/W的白光器件。目前已报道的基于荧光，磷光混合的白光器件均是采用掺杂的方法，但是，OLEDs有机薄膜功能层中的掺杂浓度往往难以精确控制，使得器件的重复性差，并且大部分器件-->的结构都过于复杂。由于结构复杂，有机层数过多，尤其是激子阻挡层材料的使用，不利于载流子的传输，导致器件的开启电压较高，功率效率较低；另一方面，激子复合区域分布在发光区不同的位置，由于电子的迁移率会随着电压的变大而增大，导致主要的激子复合区域随电压的变化而变化，发光颜色也随之改变；这些因素都直接导致了器件的商业化困难。鉴于此，本专利技术采用高效互补磷光材料代替红、绿色磷光材料捕获75％的低能量的三线态激子，结合蓝色荧光材料，使器件的内量子效率达到100％，从而得到高效白光发射；采用单层磷光发射层代替复杂的掺杂发光层，结合能量传递层以及激子限制层得到器件结构简单、易于控制、重复性好、高效、稳定的白光器件。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是：如何提供一种白光有机电致发光器件及其制备方法，该器件克服了现有技术中所存在的缺陷，提高了器件的发光效率和色稳定性，获得兼具荧光稳定性和磷光高效性的白光器件，降低了原料成本，更适宜大规模产业化生产。本专利技术所提出的技术问题是这样解决的：提供一种白光有机电致发光器件，包括衬底、阳极层、阴极层、设置在阳极层和阴极层之间的有机功能层，所述有机功能层包括空穴传输兼蓝色荧光发光层、能量传递兼限制层、互补磷光发光层、能量传递层和电子传输层，其特征在于：①所述空穴传输兼蓝色荧光发光层中荧光材料的三线态能级不低于所述互补磷光发光层中磷光材料的三线态能级，使磷光材料捕获荧光材料的三线态激子，使激子的利用率达到100％；②所述能量传递兼限制层的厚度大于单线态激子并且小于三线态激子的扩散长度，有利于荧光材料对单线态激子、磷光材料对三线态激子的利用，其厚度为10-20nm；③所述能量传递兼限制层在外加电源的驱动下，使能量向互补磷光发光层中的磷光材料传递，并且其较高的三线态能级将激子限制在互补磷光发光层，使得激子复合区域不会随电压的增加而变化，提高了器件的色稳定性。按照本专利技术所提供的能发出白光的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴传输兼蓝色荧光发光层的材料包括芳香族二胺类化合物、咔唑类聚合物，其中芳香族二胺类化合物是N，N’-二(萘亚甲基-2-yl)-N，N’-二(苯基)-联苯胺(β-NPB)，N，N’-二(萘亚甲基-1-yl)-N，N’-二(苯基)-2，2’-二甲基联苯胺(a-NPD)，所述咔唑类聚合物是聚乙烯咔唑。按照本专利技术所提供的能发出白光的有机电致发光器件，其特征在于，所述能量传递兼限制层的材料包括咔唑类化合物4，4′-二(9-咔唑)联苯(CBP)，4，4’-二(咔唑-9-yl)-2，2’-二甲基联苯(CDBP)，9，9′-(1，3-苯基)二-9H-咔唑(mCP)，4，4’，4”-三(咔唑-9-yl)三苯胺(TCTA)或者4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲(BPhen)。按照本专利技术所提供的能发出白光的有机电致发光器件，其特征在于，所述互补磷光发光层的材料包括黄色磷光染料铱金属有机配合物二[2-(4-三元胺-丁基苯基)苯并thiazolato-N，C2′]铱(乙酰丙酮化合物)[(t-bt)2Ir(acac)]，二(2-苯基苯并thiazolato-N，C2′)铱(乙酰丙酮化合物)[(bt)2Ir(acac)]或者绿色磷光染料新型铱金属有机配合物二(1，2-联苯-1H-苯并异吡唑)铱(乙酰丙酮化合物)[(pbi)2Ir(acac)]，-->二(4-三元胺-丁基-1-苯基-1H-benzimidazolato-N，C2′)铱(乙酰丙酮化合物)[(tpbi)2Ir(acac)]。按照本专利技术所提供的能发出白光的有机电致发光器件，其特征在于，所述能量传递层的材料包括咔唑类化合物4，4′-二(9-咔唑)联苯(CBP)，9，9′-(1，3-苯基)二-9H-咔唑(mCP)，4，4’，4”-三(咔唑-9-yl)三苯胺(TCTA)或者4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲(BPhen)。按照本专利技术所提供的能发出白光的有机电致发光器件，其特征在于，所述电子传输层材料是金属有机配合物、吡啶类、邻菲咯啉类、噁二唑类或咪唑类化合物材料中的一种材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种白光有机电致发光器件，包括衬底、阳极层、阴极层、设置在阳极层和阴极层之间的有机功能层，所述有机功能层包括空穴传输兼蓝色荧光发光层、能量传递兼限制层、互补磷光发光层、能量传递层和电子传输层，其特征在于：①所述空穴传输兼蓝色荧光发光层中荧光材料的三线态能级不低于所述互补磷光发光层中磷光材料的三线态能级，使磷光材料捕获荧光材料的三线态激子；②所述能量传递兼限制层的厚度大于单线态激子并且小于三线态激子的扩散长度，其厚度为１０－２０ｎｍ；③所述能量传递兼限制层在外加电源的驱动下，使能量向互补磷光发光层中的磷光材料传递，并且其较高的三线态能级将激子限制在互补磷光发光层，使得激子复合区域不会随电压的增加而变化。

【技术特征摘要】
1.一种白光有机电致发光器件，包括衬底、阳极层、阴极层、设置在阳极层和阴极层之间的有机功能层，所述有机功能层包括空穴传输兼蓝色荧光发光层、能量传递兼限制层、互补磷光发光层、能量传递层和电子传输层，其特征在于：①所述空穴传输兼蓝色荧光发光层中荧光材料的三线态能级不低于所述互补磷光发光层中磷光材料的三线态能级，使磷光材料捕获荧光材料的三线态激子；②所述能量传递兼限制层的厚度大于单线态激子并且小于三线态激子的扩散长度，其厚度为10-20nm；③所述能量传递兼限制层在外加电源的驱动下，使能量向互补磷光发光层中的磷光材料传递，并且其较高的三线态能级将激子限制在互补磷光发光层，使得激子复合区域不会随电压的增加而变化。2.根据权利要求1所述的能发出白光的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴传输兼蓝色荧光发光层的材料包括芳香族二胺类化合物、咔唑类聚合物，其中芳香族二胺类化合物是N，N’-二(萘亚甲基-2-yl)-N，N’-二(苯基)-联苯胺，N，N’-二(萘亚甲基-1-yl)-N，N’-二(苯基)-2，2’-二甲基联苯胺，所述咔唑类聚合物是聚乙烯咔唑。3.根据权利要求1所述的能发出白光的有机电致发光器件，其特征在于，所述能量传递兼限制层的材料包括咔唑类化合物4，4′-二(9-咔唑)联苯，4，4’-二(咔唑-9-yl)-2，2’-二甲基联苯，9，9′-(1，3-苯基)二-9H-咔唑，4，4’，4”-三(咔唑-9-yl)三苯胺或者4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲。4.根据权利要求1所述的能发出白光的有机电致发光器件，其特征在于，所述互补磷光发光层的材料包括黄色磷光染料铱金属有机配合物二[2-(4-三元胺-丁基苯基)苯并thiazolato-N，C2′]铱(乙酰丙酮化合物)，二(2-苯基苯并thiazolato-N，C2′)铱(乙酰丙酮化合物)或者绿色...

【专利技术属性】
技术研发人员：于军胜，雷霞，李青，蒋亚东，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90