CN104576950B - 有机发光器件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种有机发光器件，包括：其上限定有第一到第三发光部的基板；分别设置于所述第一到第三发光部中的第一电极；设置于所述第一电极上的空穴传输层；设置于所述空穴传输层上的第一和第二发光层，所述第一发光层设置于所述第一发光部中，所述第二发光层设置于所述第二发光部中；设置于所述第一发光层、所述第二发光层以及设置在所述第三发光部中的所述空穴传输层上的空穴连接层，所述空穴连接层传输空穴和电子；设置于所述空穴连接层上的第三发光层，所述第三发光层设置于全部所述第一到第三发光部中；设置于所述第三发光层上的电子注入层；和设置于所述电子注入层上的第二电极，其中所述空穴连接层包含双极性材料和电子传输材料。

Description

有机发光器件
技术领域
本发明涉及一种有机发光器件，更具体地说，涉及一种包括在发光层之间的空穴连接层的有机发光器件。
背景技术
有机发光器件(之后称为OLED)是响应于施加的电位而发光的电子器件。OLED的结构依次包括阳极、有机EL介质和阴极。一般来说，设置于阳极与阴极之间的有机EL介质包括有机空穴传输层(HTL)和电子传输层(ETL)。空穴和电子在HTL/ETL的界面附近在ETL中重组而发光。在[“Organic Electroluminescent Diodes”,Applied Physics Letters,51,913(1987)]中Tang等人使用这种层结构证实了非常有效的OLED并共同获被授予了美国专利No.4,769,292。
此外，在[Adachi et al.,“Electroluminescence in Organic Films withThree-Layer Structure,Japanese Journal of Applied Physics,27,L269(1988)”]和[Tang et al.,“Electroluminescence of Doped Organic Thin Films”,Journal ofApplied Physics,65,3610(1989)]中公开了一种三层型OLED，该三层型OLED在HTL与ETL之间包括有机发光层(之后称为LEL)。一般来说，LEL包含掺杂有客体材料的基质材料。此外，还存在其他的多层型OLED，其包括附加功能层，如空穴注入层(之后称为HIL)、和/或电子注入层(之后称为EIL)、和/或电子阻挡层(EBL)、和/或空穴阻挡层(HBL)。同时，合成了各种EL材料并被用在OLED中。这些新颖的结构和新颖的材料进一步提高了器件性能。
同时，在[Tomoyuki.Higo et al.,“A High-Performance Hybrid OLED DeviceAssisted by Evaporated Common Organic Layers”IDW‘311(2010)]中公开了一种用于可溶型处理的可溶性混合物OLED器件。参照图1，为了进行大面积处理，通过可溶处理在阳极上构图出HIL，HTL和LEL(R，G)，并通过真空热蒸镀(VTE)形成空穴连接层、蓝色公共层(Blue)，ETL，EIL和阴极，无需掩模。
然而，为了优化寿命并改善OLED器件的色坐标，需要优化各个R，G和B元件的电荷平衡，但在其中HTL、空穴连接层、蓝色公共层、ETL和EIL被公共使用的上述结构中不易实现电荷平衡。在其中电荷平衡没有优化的情形中，电荷堆积在任意一个界面中以致导致激子猝灭(exciton quenching)，从而导致器件稳定性的问题。目前，在具有双极性空穴连接层的红色和绿色可溶性混合物OLED器件中，空穴堆积在发光层与空穴连接层之间的界面中，从而导致电荷堆积现象，由此对OLED器件的寿命产生不利影响，而且限定在空穴连接层中的深蓝色波长导致颜色特性的劣化。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种有机发光器件，所述有机发光器件通过形成电子型空穴连接层和具有高能级ΔT1的空穴传输层以优化R和G元件中的重组区域，能够改善可溶型混合物有机发光器件的寿命特性。
在一个方面中，一种有机发光器件，包括：其上限定有第一到第三发光部的基板；分别设置于所述第一到第三发光部中的第一电极；设置于所述第一电极上的空穴传输层；设置于所述空穴传输层上的第一和第二发光层，所述第一发光层设置于所述第一发光部中，所述第二发光层设置于所述第二发光部中；设置于所述第一发光层、所述第二发光层以及设置在所述第三发光部中的所述空穴传输层上的空穴连接层，所述空穴连接层传输空穴和电子；设置于所述空穴连接层上的第三发光层，所述第三发光层设置于全部所述第一到第三发光部中；设置于所述第三发光层上的电子注入层；和设置于所述电子注入层上的第二电极，其中所述空穴连接层包含双极性材料和电子传输材料。
附图说明
给本发明提供进一步理解并并入本申请组成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是显示常规技术的有机发光器件的剖面图；
图2是显示根据本发明一个实施方式的有机发光器件的示图；
图3是显示根据本发明一个实施方式的有机发光器件的能带的示图；
图4是显示根据本发明另一个实施方式的有机发光器件的示图；
图5A显示了根据本发明的比较例制备的有机发光器件的绿色光谱，图5B是根据本发明的比较例制备的有机发光器件的红色光谱；
图6A显示了根据本发明的实施例制备的有机发光器件的绿色光谱，图6B是根据本发明的实施例制备的有机发光器件的红色光谱；
图7是显示根据本发明的比较例和实施例制备的有机发光器件的寿命的曲线。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。只要可能，在整个附图中将使用相同的参考标记表示相同或相似的组件。应当注意，如果确定公知技术的详细描述可能误导本发明的实施方式，则将省略这些公知技术的详细描述。
图2是显示根据本发明一个实施方式的有机发光器件的示图；图3是显示根据本发明一个实施方式的有机发光器件的能带的示图；图4是显示根据本发明另一个实施方式的有机发光器件的示图。
参照图2，根据本发明一个实施方式的有机发光器件100可以是发射红色、绿色和蓝色光波长的有机发光器件。在本实施方式中，三个子像素组成一个单位像素，各个子像素包括发射红色光的红色发光部105R、发射绿色光的绿色发光部105G和发射蓝色光的蓝色发光部105B，由此显示全色。本发明的有机发光器件100在第二电极190与基板110上的第一电极130之间包括第一发光层150R、第二发光层150G和第三发光层150B。
更具体地说，基板110可由透光的透明玻璃、塑料或导电材料形成。第一电极120R、120G和120B形成在基板110上并分别对应于红色发光部105R、绿色发光部105G和蓝色发光部105B设置。第一电极120R、120G和120B是具有高功函数的透明阳极，由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化锌(ZnO)中的任意一个形成。第二电极190是具有低功函数的阴极，由诸如铝(Al)、镁(Mg)、银(Ag)或钙(Ca)这样的金属材料形成。
各个红色发光部、绿色发光部和蓝色发光部105R、105G和105B组成一个发光单元。红色发光部105R包括发射红色光的第一发光层150R，绿色发光部105G包括发射绿色光的第二发光层150G。此外，在红色发光部、绿色发光部 和蓝色发光部105R、105G和105B中公共地形成发射蓝色光的第三发光层150B。
第一发光层150R发射红色光，并且例如可由选自CBP(4,4’-N,N’-二咔唑联苯)和Balq(双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1’-联苯-4-羟基)铝)中的至少一个基质材料以及选自Ir(Mnpy)3、Btp2Ir(乙酰丙酮)(双(2O-苯并[4,5-a]噻吩基)吡啶酸-N,C3O)铱(乙酰丙酮)和Btp2Ir(乙酰丙酮)(铱(III)双(1-苯基异喹啉基)-N,C2’)乙酰基中的至少一个红色磷光掺杂剂形成。第二发光层150G发射绿色光，并且例如可由选自CBP(4,4’-N,N’-二咔唑联苯)和Balq(双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1’-联苯-4-羟基)铝)中的至少一个基质材料以及Ir(ppy)3的绿色磷光掺杂剂形成。
第三发光层150B设置于红色发光部105R和绿色发光部105G的第一发光层150R和第二发光层150G上方且同时设置于蓝色发光部105B中。第三发光层150B发射蓝色光，并且例如可由AND(9,10-二(2-萘基)蒽)或DPVBi(4,4’-双(2,2-二苯乙烯基-1-基)-联苯)的基质材料以及1,6-双(二苯胺)芘或TBPe(四(t-丁基)二萘嵌苯)的蓝色荧光掺杂剂、DPA-TP(4’-N,N-二苯氨基苯乙烯基-三苯基)、TSB(2,5,2’,5’-四苯乙烯基-联苯)或蒽衍生物的深蓝色掺杂剂、或者p-双-(p-N,N-联苯-氨基苯乙烯基)苯或苯基环戊二烯的天蓝色掺杂剂形成。
在此，第三发光层150B设置于红色发光部105R的第一发光层150R和绿色发光部105G的第二发光层150G上方，并共同设置于蓝色发光部105B中。在蓝色发光部105B的第三发光层150B中，基质材料的能量传输到掺杂剂中，以发射蓝色光。然而，在位于红色发光部和绿色发光部105R和105G中的第三发光层150B中，基质材料的能量不是传输到掺杂剂中，而是传输到具有较小能级差的第一发光层150B和第二发光层150G的掺杂剂中，从而第三发光层150B不发光，而是用于传递能量。
同时，在红色发光部105R中的第一电极120R与第一发光层150R之间、在绿色发光部105G中的第一电极120G与第二发光层150G之间、以及在蓝色发光部105B中的第一电极120B与第三发光层150B之间设置空穴注入层(HIL)130。空穴注入层130可以用于促进空穴从第一电极120R、120G和120B注入到第一到第三发光层150R、150G和150B中，且空穴注入层130可由选自CuPc(酞菁铜)、PEDOT(聚(3,4)-乙烯二氧噻吩)、PANI(聚苯胺)和NPD(N,N-二萘基-N,N’-二苯基联苯胺)组成的组中的至少一个形成，但并不限于此。
此外，本发明的有机发光器件进一步包括形成在红色发光部105R、绿色发光部105G和蓝色发光部105B中的第三发光层150B上的电子传输层(ETL)170和电子注入层180。电子传输层170用于促进电子的传输，且可由选自Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)、PBD、TAZ、螺旋-PBD、BAlq和SAlq组成的组中的至少一个形成，但并不限于此。此外，电子注入层180用于促进电子的注入，电子注入层180可由选自LiF、Li、Ba和BaF2组成的组中的至少一个形成。
同时，本发明的有机发光器件在空穴注入层130与发光层150R、150G和150B之间进一步包括空穴传输层140。空穴传输层140配置成将来自第一电极120R、120G和120B的空穴传输到各个发光层，且空穴传输层140包含至少两种材料。例如，空穴传输层140包含第一空穴传输材料和第二空穴传输材料。第二空穴传输材料具有比第一空穴传输材料高的能级ΔT1，能级ΔT1在2.0到2.7eV的范围内。因此，发光层的三重态能级比空穴传输层140的低，由此防止能量从发光层传输到空穴传输层140。
第二空穴传输材料具有2.0到2.7eV的能级ΔT1，第二空穴传输材料例如由咔唑基材料、芳硅烷基材料、氧化膦基材料等形成。此外，第二空穴传输材料具有较高的玻璃化转变温度(Tg)，因而在空穴传输层140和发光层的交联时由于较高的热稳定性而形成基团(radical)。此外，为了提高交联能力，具有能级ΔT1的空穴传输层140的玻璃化转变温度(Tg)为100到250℃。
第一空穴传输材料的能级ΔT1为1.6到2.2eV，其通常低于第二空穴传输材料的能级ΔT1。此外，第一空穴传输材料的空穴迁移率为1.0E-04到5.0E-01cm2/Vs，第二空穴传输材料的空穴迁移率小于等于第一空穴传输材料的空穴迁移率。
因此，本发明的空穴传输层140提高常规空穴传输层的能级ΔT1并降低空穴的迁移率，由此将设置于发光层与空穴连接层之间界面中的红色发光层和绿色发光层的重组区域移到各个发光层的中心，导致器件的寿命和色坐标的改善。
同时，本发明进一步包括形成在第三发光层150B与第一发光层150R、第二发光层150G和蓝色发光部105B的空穴传输层140之间的空穴连接层160。空穴连接层160配置成当发射蓝色光的第三发光层150B被用作公共层时用于提高蓝色光的效率和色坐标特性，并将第三发光层150B的电子有效注入到用于红色的第一发光层150R和用于绿色的第二发光层150G，由此提高器件的寿命。
空穴连接层160需要分别给第一发光层150R、第二发光层150G和第三发光层150B注入并移动电子和空穴，因而基本上具有双极特性。对于第一发光层150R和第二发光层150G来说，空穴相对较快并因而堆积在第一发光层150R和第二发光层150G与空穴连接层160之间的界面中。这会由于激子淬灭现象导致器件的安全问题，从而最终由于空穴连接层160的峰值发射(peak emission)导致色纯度的劣化。
由于该原因，在本发明中，共同蒸镀具有比空穴连接层160低的最高已占分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)的电子传输材料，以提高空穴连接层160的空穴阻挡和电子注入特性，由此优化第一发光层150R和第二发光层150G的重组区域，从而提高器件的寿命。
空穴连接层160包含能够传输电子和空穴的双极性材料、以及电子传输材料。双极性材料的HOMO能级和LUMO能级分别为-5.3到-6.3eV和-2.2到-3.2eV，电子传输材料的HOMO能级和LUMO能级低于双极性材料。此外，双极性材料的电子迁移率和空穴迁移率分别为1.0E-09到1.0E-05cm2Vs和5.0E-05到5.0E-03cm2Vs，电子传输材料的电子迁移率和空穴迁移率小于等于双极性材料。空穴传输材料的HOMO能级和LUMO能级低于双极性材料的，由此促进从第三发光层150B转移到第一发光层150R和第二发光层150G的电子的移动。
空穴连接层160的厚度为50到该厚度用于优化电子传输层180与空穴传输层140之间的电荷平衡，且该厚度限于在第一和第二发光层150R和150G与空穴连接层160之间导致光发射的厚度。此外，通过真空沉积形成空穴连接层160，在此，通过共同蒸镀形成双极性材料和电子传输材料。
参照图3，如上所述的根据本发明实施方式的有机发光器件包括：包含第一空穴传输材料HTM1和第二空穴传输材料HTM2的空穴传输层140、第一或第二发光层(这里基于第一发光层进行描述)、包含双极性材料HCL1和电子传输材料HCL2的空穴连接层160、以及第三发光层150B。因为空穴传输层140包含具有比第一空穴传输材料HTM1高的能级ΔT1的第二空穴传输材料HTM2，所以第一发光层150R具有比空穴传输层140低的能级ΔT1，由此防止能量从第一发光层150R传输到空穴传输层140。此外，因为第二空穴传输材料HTM2的空穴迁移率低于空穴传输层140的第一空穴传输材料HTM1的空穴迁移率，所以能够控制空穴迁移率。
因为空穴连接层160包含具有比双极性材料HCL1低的HOMO和LUMO能级的电子传输材料HCL2，所以从第三发光层150B注入到空穴连接层160中的电子的能隙减小，从而利于电子的注入。因此，根据本发明的有机发光器件，用于红色和绿色的第一和第二发光层150R和150G的重组区域被移到发光层的中心，由此提高了发光效率和颜色特性。
如上所述的空穴注入层130、空穴传输层140以及第一和第二发光层150R和150G全部通过诸如旋涂、浸涂或喷墨印刷这样的溶液涂布方法形成。
同时，参照图4，对于根据本发明另一个实施方式的有机发光器件，在红色发光部和绿色发光部105R和105G中设置第一空穴传输层142，在蓝色发光部105B中设置第二空穴传输层145。第一空穴传输层142和第二空穴传输层145由不同材料形成。第一空穴传输层142形成为具有与图2中所示的空穴传输层140相同的结构，并由第一空穴传输材料和第二空穴传输材料形成。此外，第二空穴传输层145仅由第一空穴传输材料形成。
对于根据本发明另一个实施方式的有机发光器件，在红色发光部和绿色发光部105R和105G中设置第一空穴传输层142，在蓝色发光部105B中设置第二空穴传输层145。因此，在红色发光部和绿色发光部105R和105G中，重组区域被移到第一和第二发光层150R和150G的内部。同时，在蓝色发光部105B中设置没有第二空穴传输材料的第二空穴传输层145。就是说，从第一电极120B注入的空穴很容易注入到第三发光层150B中，在第二空穴传输层145中空穴迁移率没有降低。因此，在蓝色发光部105B中，空穴和电子的重组区域位于第三发光层150B内，不会倾向于空穴连接层160。这样，因为通过溶液涂布方法形成具有不同组成材料的第一空穴传输层142和第二空穴传输层145，所以可在各个发光部105R，105G和105B中形成不同的空穴传输层。
之后，为了更好的理解本发明，将列出优选实施例。然而，下面的实施例仅是用于举例说明本发明，并不意在限制本发明的范围。
<比较例>
将具有30Ω的薄膜电阻(sheet resistance)、1.08mm的厚度和80％或更大的透光率的ITO玻璃切割成2cm×2cm的尺寸，然后使用蚀刻剂液体去除一部分ITO层。此外，通过使用超声波清洗机，利用丙酮、甲醇和IPA清洗ITO玻璃，其中每一种材料都进行15分钟的清洗，然后用离子水清洗，随后在230℃ 进行30分钟的干透退火。通过使用Cupc形成具有厚度的空穴注入层，并通过使用NPD形成具有厚度的空穴传输层。通过将Ir(Mnpy)3掺杂剂与基质材料CBP混合而形成具有厚度的红色发光层，并通过将Ir(ppy)3掺杂剂与基质材料CBP混合而形成具有厚度的绿色发光层。通过进行旋涂并在110℃干燥1小时而形成上述的空穴注入层、空穴传输层、红色发光层和绿色发光层。在通过溶液工艺涂布绿色发光层之后，通过使用具有-5.3到-6.3eV的HOMO能级和-2.2到-3.2eV的LUMO能级的材料形成具有厚度的空穴连接层，并通过将螺旋-DPVBi的掺杂剂与基质材料CBP混合形成具有厚度的蓝色公共发光层。通过使用Alq3形成具有厚度的电子传输层，通过使用LiF形成具有厚度的电子注入层，并通过使用Al形成具有厚度的第二电极，由此制备蓝色、绿色和红色有机发光器件。
<实施例>
除了通过将具有在1.6到2.2范围内的能级ΔT1的第一空穴传输材料与具有在2.0到2.7范围内的能级ΔT1的第二空穴传输材料混合形成具有厚度的空穴传输层，并通过将具有-5.3到-6.3eV的HOMO能级和-2.2到-3.2eV的LUMO能级的双极性材料与具有低于双极性材料的HOMO和LUMO能级的电子传输材料混合形成具有厚度的空穴连接层之外，在与上述比较例相同的工艺条件下制备蓝色、绿色和红色有机发光器件。
分别测量根据比较例和实施例制备的有机发光器件的绿色和红色光谱，并显示在图5A到图6B中。在此，图5A显示了比较例的绿色光谱，图5B显示了比较例的红色光谱，图6A显示了实施例的绿色光谱，图6B显示了实施例的红色光谱。此外，测量根据比较例和实施例制备的有机发光器件的绿色元件和红色元件的驱动电压、量子效率、发光效率、色坐标和寿命，并显示在下面的表1中，其寿命特性显示在图7的曲线中。
[表1]
表1和图7证实了与根据比较例制备的有机发光器件相比，在根据本发明实施例制备的有机发光器件中，量子效率、发光效率、色坐标和寿命进一步提高。此外，对于图5A中所示的比较例的绿色光谱来说，在大约460nm波长附近观察到空穴连接层的峰值，但对于图6A中所示的实施例的绿色光谱来说，没有观察到空穴连接层的峰值。就是说，如比较例中一样出现空穴连接层的峰值意味着发光重组区域形成在发光层与空穴连接层之间的界面中。因此，证实了对于根据本发明实施例的有机发光器件来说，重组区域被移到发光层中，从而色坐标得到改善。
如上所述，在本发明的有机发光器件中，通过升高空穴传输层的能级ΔT1并降低空穴的迁移特性，可将设置于发光层与空穴连接层之间界面中的红色发光层和绿色发光层的重组区域移到各个发光层的中心。此外，形成了包含具有低于双极性材料的HOMO和LUMO能级的电子传输材料的空穴连接层，由此减小了从蓝色发光层注入到空穴连接层中的电子的能隙，利于电子的注入。根据本发明的有机发光器件，通过将红色发光层和绿色发光层的重组区域移到发光层的中心，可提高发光效率、寿命和色坐标。
尽管参照多个示例性的实施方式描述了本发明，但应当理解，本领域技术人员能设计出多个其他修改例和实施方式，这落在本发明原理的精神和范围内。更具体地说，在说明书、附图和所附权利要求的范围内，在组成部件和/或主题组合构造的配置中可进行各种变化和修改。除了组成部件和/或配置中的变化和修改之外，可选择的使用对于本领域技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (8)

1.一种有机发光器件，包括：
基板，其上限定有第一到第三发光部；
第一电极，分别设置于所述第一到第三发光部中；
空穴传输层，设置于所述第一电极上，所述空穴传输层包含第一空穴传输材料和第二空穴传输材料，；
第一和第二发光层，设置于所述空穴传输层上，所述第一发光层设置于所述第一发光部中，所述第二发光层设置于所述第二发光部中；
空穴连接层，设置于所述第一发光层、所述第二发光层以及设置在所述第三发光部中的所述空穴传输层上，所述空穴连接层传输空穴和电子；
第三发光层，设置于所述空穴连接层上且设置于全部所述第一到第三发光部中；
电子注入层，设置于所述第三发光层上；和
第二电极，设置于所述电子注入层上，
其中所述空穴连接层包含双极性材料和电子传输材料，
其中所述电子传输材料的HOMO能级低于所述双极性材料的HOMO能级，所述电子传输材料的LUMO能级低于所述双极性材料的LUMO能级，以及
其中所述第一空穴传输材料的能级ΔT1为1.6eV到2.2eV，所述第二空穴传输材料的能级ΔT1为2.0eV到2.7eV。
2.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第二空穴传输材料的空穴迁移率小于等于所述第一空穴传输材料的空穴迁移率。
3.根据权利要求2所述的有机发光器件，其中所述第一空穴传输材料的空穴迁移率为1.0E-04到5.0E-01cm2/Vs。
4.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述双极性材料具有-5.3到-6.3eV的HOMO能级、-2.2到-3.2eV的LUMO能级、1.0E-09到1.0E-05cm2/Vs的电子迁移率、以及5.0E-05到5.0E-03cm2/Vs的空穴迁移率。
5.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述空穴传输层包括设置于所述第一和第二发光部中的第一空穴传输层和设置于所述第三发光部中的第二空穴传输层。
6.根据权利要求5所述的有机发光器件，其中所述第一空穴传输层由第一空穴传输材料和第二空穴传输材料形成，所述第二空穴传输层由所述第一空穴传输材料形成。
7.根据权利要求6所述的有机发光器件，其中所述第二空穴传输材料的空穴迁移率小于等于所述第一空穴传输材料的空穴迁移率。
8.根据权利要求7所述的有机发光器件，其中所述第一空穴传输材料的空穴迁移率为1.0E-04到5.0E-01cm2/Vs。
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