一种稳定的TADF敏化白光OLED器件及其制备方法

本发明属于有机发光二极管，尤其涉及一种稳定的tadf敏化白光oled器件及其制备方法。

背景技术：

1、白光有机发光二极管由于面光源、可柔性、轻薄、自发光等优势而广泛应用于显示和照明领域。目前可用于高效溶液处理的混合白光有机发光二极管很少被报道。现报道白光有机发光二极管大多为蒸镀器件。已有蒸镀器件存在以下问题：1)成本高：蒸镀oled器件的制造成本相对较高，主要是因为蒸发过程中需要高真空条件和精密控制，这增加了制造设备的成本；2)制造工艺复杂：蒸镀oled器件的制造工艺较为复杂，需要更高的制造工艺和技术要求，从而增加了生产难度和成本；3)掺杂制造精度差：发光层不同材料掺杂比例难以精确控制。本方法通过旋涂方式大大降低了器件制造难度，降低了制造成本。

2、全荧光白光器件，全荧光器件是目前研究得较多的一类器件，其工艺也最成熟，并已实现产业化。构建新型的双发光层器件结构调节复合区域，同一发光染料掺杂在具有不同传输特性的发光层中。多发光层的使用显著提高了oled器件的稳定性。不过，由于荧光白光器件的内量子发光效率通常<25％，难以满足高效率照明的需求。本方法tadf材料做主体，通过反隙间窜越(rics)方式增加主体t1消耗途径，主体s1通过fet传递方式到客体上，实现100％量子效率。

3、全磷光白光器件充分利用激发三重态t1到s0的跃迁来发射磷光，因此有机电致磷光器件可以实现最高内部量子效率达到100％。然而，尽管绿色和红色pholeds在效率和寿命上已经达到了实用的要求，蓝光pholeds经过近三十年的发展，其寿命依旧没有较大突破，限制了全磷光白光的寿命和光色的发展，蓝色磷光材料由于磷光寿命短且对三重态能级要求较高，在高工作电压下容易导致色稳定性差。特别是三重态激子的猝灭会导致器件效率迅速衰减，制约了woled的发展。本方法相比于纯荧光或纯磷光材料制备的woled器件，利用热致延迟荧光的稳定性和磷光的高效率相结合，经不完全能量传递实现白光发射，更好的利用了两者的优点。

4、传统混合型白光器件，传统杂化白光中主体t1通过短程的dexter能量传递方式扩散到客体附近，进而传递。但在t1的扩散过程中，会不可避免的通过非辐射跃迁或者激子间的相互淬灭造成损失。特别是在高电流密度下，t1激子不能够有效的传递给客体，从而造成在发光层中的积累，导致严重的t1-t1淬灭等过程的发生，本方法中随着掺杂浓度的增加，增加了主体向客体的能量传递，降低了主体单线态激子的数量，所以抑制了主体的tta过程。

5、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

6、(1)现有蒸镀oled器件制造成本高且制造工艺复杂；由于荧光白光器件的内量子发光效率通常<25％，效率低其难以满足高效率照明的需求。

7、(2)现有全磷光白光器件中的蓝光pholeds寿命短且对三重态能级要求较高，在高工作电压下容易导致色稳定性差，器件效率迅速衰减。

8、(3)传统混合型白光器件中的t1激子不能有效传递给客体，从而造成在发光层中的积累，导致严重的t1-t1淬灭等过程发生，造成器件效率滚降等问题。

技术实现思路

1、针对现有全荧光、全磷光woled的器件存在效率低、效率滚降快、色坐标稳定性差以及蒸镀器件成本高工艺复杂的问题，本发明公开实施例提供了一种高效tadf材料敏化磷光材料的woled结构，通过旋涂的方式制备单发光层器件，其结构简单，制造成本降低，所述技术方案如下：

2、本发明是这样实现的，一种稳定的tadf敏化白光oled器件，该tadf敏化白光oled器件结构为ito/pedot:pss/dmac-dps:pt-01-tb/dpepo/bphen/lif/al，以pedot:pss作为空穴传输材料，以dmac-dps:pt-01-tb作为发光层，以dpepo作为激子阻挡层，以bphen作为电子传输材料，以lif作为电子注入层，以ito和al作为阳极和阴极。

3、进一步，pedot:pss的厚度为40nm，dmac-dps:pt-01-tb的厚度为40nm，dpepo的厚度为x nm(x分别为0、0.5、1、5)，bphen的厚度为30nm，lif的厚度为0.5nm，al的厚度为70nm。

4、进一步，空穴传输材料pedot:pss的型号为：聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)pedot:pss ai4083。

5、进一步，发光层由主客体材料dmac-dps和po-01-bt分别溶于氯仿后按比例掺杂，tadf蓝光dmac-dps材料敏化橙色磷光po-01-tb材料形成双波长发射。

6、进一步，发光层中蓝光材料dmac-dps和橙光材料po-01-tb的质量比为0.1-1％。

7、进一步，该器件用于实现色温为3000-4000k的暖白光以及4000-5000k的中性光发射。

8、本发明的另一目的在于提供一种稳定的tadf敏化白光oled器件制备方法，该方法用于对所述稳定的tadf敏化白光oled器件进行制备，该方法包括：将两种发光材料均溶于氯仿，磁子常温搅拌2h使其充分溶解，然后按比例掺杂后振荡使两种材料充分混合。ito基片表面存在的粉尘颗粒、微生物、油污或光刻胶等对器件性能影响较大，因此，需要对ito基片进行仔细的清洗。基片在超声波中先后用脱脂洗涤剂、去离子水和乙醇依次清洗，每个步骤10min。在ito基片上旋涂空穴传输层、发光层，分别于150℃、80℃下加热50min去除残留溶剂；在5×10-4pa真空条件下沉积电子传输层和电极。在发光层与电子传输层之间增加由dpepo材料形成的激子阻挡层，有机材料dpepo在5×10-4pa真空条件下蒸发速率为器件结构为ito/pedot:pss(40nm)/dmac-dps:pt-01-tb(40nm)/dpepo(xnm)/bphen(30nm)/lif/al(70nm)，x为0nm、0.5nm、1nm、5nm。

9、进一步，通过溶液旋涂法制备空穴传输层和发光层的转速均为3000r/s。

10、进一步，有机材料dpepo和bphen的蒸发速率为lif的蒸镀速率为al的蒸镀速率为

11、本发明的另一目的在于提供一种所述稳定的tadf敏化白光oled器件在制备高对比度、高色彩饱和度的显示屏中的应用，该显示屏用于手机、电视和可穿戴设备。

12、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

13、1.简化制备工艺：与led技术相比，在响应时间、可弯曲性和厚度方面具有优势。micro-led通常需要微小的led芯片，制造工艺更为复杂，相比于传统的白光器件需要多层真空沉积(vac)方案，旋涂单发光层白光器件只需要涂覆一层发光材料，大大简化了制备工艺，减小成本，可大规模量产。

14、2.提高发光效率：旋涂单发光层白光器件通过选择合适的发光材料，通过合理设计材料的能级结构，可以调控分子之间的能级匹配和电荷传递过程，从而提高敏化发光的效率。主体更多的t1通过risc过程上转换为s1然后经能量转移到客体用于发光，从而提高了载流子复合的概率和发光效率，突破传统荧光器件效率eqe达到8％。

15、3.基于tadf材料热活化敏化发光：tadf做主体时器件的主体t1会通过risc过程回到其s1，然后通过长程的能量传递传给客体发光。高效的fet方式避免了t1扩散过程中的淬灭，避免了部分能量以热的形式散失。传统的有机发光材料中，仅有一部分激发态能量转化为光，而大部分能量则以热的形式散失。本发明结合了tadf高效的激子利用率和传统染料高的发光效率的优点，tadf材料通过利用三重态激发态能量的上转换变为s1传递给客体，减小t1-t1湮灭等过程，主体客体同时发光，使得大部分激发态能量转化为光；敏化发光可以最大限度地减少能量的损失，提高能量的利用效率。

16、4.解决器件在电压变大时色坐标不稳问题，在eml与etl之间增加dpepo激子阻挡层，通过改变dpepo的厚度可以对器件光谱进行调控，大大减小了δcie。不同厚度下cie变化情况如表1所示。

17、表1不同厚度下δcie汇总

18、

19、5.白光oled可以用于照明领域，比如制造超薄、可弯曲的照明灯具，提供均匀而柔和的光线。此外，白光oled还可以应用在显示技术中，溶液法制成的白光oled可以应用在柔性基板上，实现可弯曲或可折叠的显示设备，这是其他方法可能难以做到的。例如制作高对比度、高色彩饱和度的显示屏，用于手机、电视、可穿戴设备等。

20、6.本发明可以通过调节主客体掺杂比例，实现色温(cct)为3000k-4000k的暖白光以及4000k-5000k的中性光发射，满足不同场景下色温需求。

21、作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

22、1.本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

23、1)市场需求：oled技术在显示和照明领域有广泛的应用。随着对高品质、高效、稳定的oled器件的需求不断增加，特别是在移动设备、电视、汽车照明和固态照明等领域，这种技术的市场潜力巨大。

24、2)性能优势：tadf敏化白光oled器件具有高效率、高亮度、高稳定性和长寿命的特点。这些性能优势可以使其在市场上更具竞争力，并满足消费者对高品质产品的需求。

25、3)成本效益：本发明的制备方法相对简单，成本较低。这有助于降低oled器件的生产成本，提高市场竞争力，并促进大规模商业化应用。

26、2.tadf材料作为第三代发光材料，具有材料设计简单、低驱动电压、效率高、效率滚降小、寿命长等优点，可以制备低电压的磷光oled。tadf材料三线态激子可通过反向系窜越(risc)回到单线态并发光，得到内量子效率接近100％的荧光oled，但高的三线态激子的上转换效率和高的辐射跃迁速率难以同时获得。热活化敏化发光的新型发光机制，解决了上述矛盾，将tadf材料用作主体，掺杂磷光客体，可以改善载流子平衡，促进能量传递，有效抑制tta，实现低电压、高效率、低效率滚降、长寿命的oled器件。并且通过增加空穴阻挡层dpepo改善了载流子平衡，提高了器件光谱稳定性。

27、3.敏化oled是一种新型的有机发光二极管技术，它解决了传统oled发光效率低、稳定性差等问题。该技术主要采用热活化敏化荧光(tsf)发光新机制，利用热活化延迟荧光材料(thermally activated delayed fluorescence，tadf)作为传统荧光染料的磷光敏化主体，可实现高效稳定的全荧光oled。

28、4.高效的tadf发光需要同时满足小的δest和大的srk。小的δest需要材料homo和lumo空间分离，而大的srk需要homo与lumo空间的重叠，二者相互矛盾。热活化敏化发光的新型发光机制，转换过程和发光过程分别在不同的材料上完成，通过材料功能的分解解决tadf做染料小δest和大srk之间的矛盾。将tadf材料用作主体，可以改善载流子平衡，促进能量传递，有效抑制sta以及tta，实现低电压、高效率、低效率滚降、长寿命的oled器件；同时发展了具有高迁移率的双极性传输材料，突破了电子传输材料高迁移率和高稳定性不可得兼的矛盾。