CN105514287B - 有机发光二极管装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有机发光二极管装置。一种有机发光二极管装置，包括：位于阳极和阴极之间的第一发光部，所述第一发光部包括第一发光层；位于第一发光部上并且包括第二发光层的第二发光部；和位于第一发光部和第二发光部之间的第一电荷发生层，其中所述第一电荷发生层包括至少两种基质，并且所述至少两种基质中的一种包括芘化合物。

Description

有机发光二极管装置
技术领域
本文涉及一种有机发光二极管装置，并且更具体地，涉及一种能够实现高发光效率和低驱动电压的有机发光二极管装置。
背景技术
用于在屏幕上显示各种信息的图像显示装置是信息和通信时代的核心技术之一。这样的图像显示装置正逐渐发展得更薄、更轻、更便携且具有高性能。随着信息社会的发展，对显示装置的各种需求日益增加。为满足这些需求，已经对诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)、电致发光显示器(ELD)、场致发射显示器(FED)、有机发光二极管(OLED)等的平板显示器积极地进行了研究。
在这些平板显示器中，OLED装置是这样一种类型的装置，即当电荷被注入到形成于阳极和阴极之间的有机发光层中时，该装置随着电子和空穴配对和熄灭而发光。OLED装置的优点在于，与等离子体显示面板或无机EL显示器相比，OLED装置可形成于诸如塑料的柔性透明基板上，并且在相对较低的电压下是可操作的，OLED装置消耗功率较低并给出良好的色彩平衡。特别地，白色OLED装置在照明、薄光源、用于液晶显示器的背光单元或使用滤色器的全彩色显示器中用于各种目的。
在白色OLED装置的发展中，高效率、寿命长、色纯度、对电流和电压变化的色彩稳定性、易于制造等因素很重要，因此，正根据这些因素中的哪些因素需要被考虑在内而进行研究和开发。白色OLED装置结构可大致分为单层发光结构和多层发光结构。在这些结构中，主要采用具有串联(tandem)堆叠的蓝色荧光发光层和黄色磷光发光层的多层发光结构，以实现具有长寿命的白色OLED装置。
具体地，使用磷光发光结构，所述磷光发光结构是使用蓝色荧光二极管作为发光层的第一发光部和使用黄色磷光二极管作为发光层的第二发光部的叠层。这样的白色OLED装置通过将从蓝色荧光二极管发射的蓝光和从黄色磷光二极管发射的黄光混合来产生白光。在这种情形下，在第一发光部与第二发光部之间形成电荷发生层，以使发光层中产生的电流的效率加倍并促进电荷分布。电荷发生层是在其中产生电荷(即，电子和空穴)的层，电荷发生层能够防止驱动电压升高，因为电荷发生层使发光层中产生的电流效率加倍并且促进电荷分布。
然而，目前使用的电荷发生层着重于使注入每个发光层中的空穴和电子最大化，但局限性在于电子从电荷发生层向电子传输层的传输并不平滑。较差的电子注入会导致电子与空穴之间较差的平衡性，导致发光层的效率下降，因而导致装置特性的劣化。
发明内容
本文的目的是提供一种能够实现高发光效率和低驱动电压的有机发光二极管装置。
在一个方面，提供一种有机发光二极管装置，包括：位于阳极和阴极之间的包括第一发光层的第一发光部；位于第一发光部上的包括第二发光层的第二发光部；和位于第一发光部和第二发光部之间的第一电荷发生层，其中所述第一电荷发生层包括至少两种基质，至少两种基质中的至少一种基质包括以下化学式1表示的化合物：
[化学式1]
其中p、q、r和s各为0、1或满足1≤p+q+r+s≤4的整数，并且Ar1、Ar2、Ar3和Ar4独立地为下列结构中的至少一种：
其中X1至X6中的至少一个、X7至X14中的至少一个、X15至X22中的至少一个、X23至X32中的至少一个和X33至X42中的至少一个包括C、N、S和O中的至少一种，并且R1、R2、R3、R4和R5独立地为：取代的或未取代的烷基、芳基、杂芳基、芳族、杂芳族、芳基胺和杂芳基胺化合物中的至少一种。
第一电荷发生层包括N-型电荷发生层和P-型电荷发生层，所述N-型电荷发生层包括所述芘化合物。
第一发光部进一步包括位于阳极与第一发光层之间的空穴传输层和位于第一发光层与第一电荷发生层之间的电子传输层。
第二发光部进一步包括位于第一电荷发生层与第二发光层之间的空穴传输层和位于第二发光层与阴极之间的电子传输层。
N-型电荷发生层的厚度为至
所述至少两种基质中的至少一种基质具有电子传输特性。
R1、R2、R3、R4和R5为苯、萘、联苯、吡啶、喹啉、喹喔啉、芴、邻二氮杂菲和菲结构中的至少一种。
所述芘化合物为以下化合物中的至少一种：
所述芘化合物的取代基位于不与所述芘化合物的平面平行的位置处。
有机发光二极管装置进一步包括：在第二发光部上的第三发光部，所述第三发光部包括第三发光层；和在第二发光部与第三发光部之间的第二电荷发生层，其中第一电荷发生层或第二电荷发生层包括至少两种基质，并且所述至少两种基质中的至少一种基质包括所述芘化合物。
第二电荷发生层包括N-型电荷发生层和P-型电荷发生层，所述N-型电荷发生层包括所述芘化合物。
N-型电荷发生层的厚度为至
所述至少两种基质中的至少一种基质具有电子传输特性。
第三发光层包括用来发射白光的红色有机发光层、绿色有机发光层和蓝色有机发光层之一。
第一发光层和所述第二发光层各自包括用来发射白光的红色有机发光层、绿色有机发光层和蓝色有机发光层之一。
在本发明的另一方面提供了一种有机发光二极管装置，包括：在阳极和阴极之间的至少两个发光部，所述至少两个发光部包括发光层；和在所述至少两个发光部之间的电荷发生层，所述电荷发生层之一包括掺质和至少两种基质，并且所述至少两种基质具有不同的能级并包括与所述掺质结合的化合物。
所述化合物的取代基位于不与所述化合物的平面平行的位置处，以促进与所述掺质的结合。
所述至少两种基质中的至少一种基质具有电子传输特性。
电荷发生层之一包括N-型电荷发生层和P-型电荷发生层，所述N-型电荷发生层的基质包括所述化合物。
N-型电荷发生层的厚度为至
所述至少两种基质的重叠部分的厚度为至
所述化合物包括以下化学式1表示的芘化合物：
[化学式1]
其中p、q、r和s各为0、1或满足1≤p+q+r+s≤4的整数，Ar1、Ar2、Ar3和Ar4独立地为下列结构中的至少一种：
其中X1至X6中的至少一个、X7至X14中的至少一个、X15至X22中的至少一个、X23至X32中的至少一个和X33至X42中的至少一个包括C、N、S和O中的至少一个，并且R1、R2、R3、R4和R5独立地为取代的或未取代的烷基、芳基、杂芳基、芳族、杂芳族、芳基胺和杂芳基胺化合物中的至少一种。
R1、R2、R3、R4和R5为以下结构中的至少一种：苯、萘、联苯、吡啶、喹啉、喹喔啉、芴、邻二氮杂菲和菲。
所述芘化合物为以下化合物中的至少一个：
附图说明
附图提供对本发明的进一步理解并且并入说明书而组成说明书的一部分。所述附图示出本发明的实施方式，并且与说明书文字一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出根据本发明的第一示例性实施方式的有机发光二极管装置的视图；
图2是示出根据本发明的第二示例性实施方式的有机发光二极管装置的视图；
图3是根据本发明的第一示例性实施方式的有机发光二极管装置的能带图；
图4是根据比较例1和本发明的示例性实施方式1制造的有机发光二极管装置的电流密度对驱动电压的曲线图；
图5是根据比较例1和本发明的示例性实施方式1制造的有机发光二极管装置的发射光谱的曲线图；
图6是根据比较例1和本发明的示例性实施方式1制造的有机发光二极管装置的量子效率对亮度的曲线图；
图7是根据比较例2、3和本发明的示例性实施方式2制造的有机发光二极管装置的电流密度对驱动电压的曲线图；
图8是根据比较例2、3和本发明的示例性实施方式2制造的有机发光二极管装置的量子效率对亮度的曲线图；
图9是根据比较例2和本发明的示例性实施方式2制造的有机发光二极管装置的发射光谱的曲线图；和
图10是根据比较例3和本发明的示例性实施方式2制造的有机发光二极管装置的发射光谱的曲线图。
具体实施方式
通过参照以下对示例性实施方式和附图的详细描述，可更容易地理解本发明的各个方面和特征及实现本发明的方法。然而，本发明可以以多种不同的形式来实施且不应被理解为限于本文所阐述的示例性实施方式。此外，提供这些示例性实施方式，以使得本公开内容全面完整并将本发明的构思完全地传达给本领域的技术人员，本发明由所附的权利要求书限定。
在附图中示出的用来描述本发明的示例性实施方式的形状、尺寸、百分比、角度、数量等仅仅是例子，并不限于附图中示出的那些。在整个申请文件中，相似的附图标记指代相似的元件。在对本发明的描述中，将省略对相关的已知技术的详细描述，以避免不必要地模糊本发明。
当使用“包括”、“具有”、“由……组成”等术语时，只要没有使用术语“只有”，就可以添加其它部分。单数形式可被解释为复数形式，除非另有明确说明。
元件可被解释为包括误差容限，即使没有明确说明。当使用“上”、“之上”、“下面”、“靠近”等术语来描述两个部件之间的位置关系时，只要没有使用术语“直接”，则一个或更多个部件可位于所述两个部件之间。
当使用“之后”、“接着”、“接下来”、“之前”等术语来描述两个事件的时态关系时，只要没有使用术语“紧接地”或“紧跟地”，则所述两个事件可以不连续发生。
应当理解的是，虽然可使用第一、第二等术语来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用来将一个元件与另一元件区分开来。因此，在不背离本发明的技术精神的情况下，以下讨论的第一元件可被称为第二元件。
本发明的各个示例性实施方式的特征可以部分或全部彼此结合，并且可以以各种方式在技术上相互作用或共同起作用。可独立地或彼此结合地来实施这些示例性实施方式。
下文中，将参照附图详细描述本发明的各个示例性实施方式。
图1是示出根据本发明的第一示例性实施方式的有机发光二极管装置的视图。
参照图1，本发明的有机发光二极管装置100包括位于阳极110和阴极220之间的发光部ST1和ST2，以及位于发光部ST1和ST2之间的电荷发生层160。阳极110是空穴注入电极，并且可由具有高功函的ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化锌铟)或ZnO(氧化锌)形成。此外，当阳极110是反射电极时，阳极110可在由ITO、IZO或ZnO形成的层下面进一步包括由铝(Al)、银(Ag)或镍(Ni)形成的反射层。
第一发光部ST1形成单个发光二极管，并且包括第一空穴注入层120、第一空穴传输层130、蓝色发光层140和第一电子传输层150。蓝色发光层140包括蓝色发光层、深蓝色发光层和天蓝色发光层的至少之一。
第一空穴注入层120可起促进空穴从阳极110注入到蓝色发光层140的作用，并且第一空穴注入层120可由CuPc(铜酞菁)、PEDOT(聚(3,4)-乙撑二氧噻吩)、PANI(聚苯胺)和NPD(N,N’-双(萘-1-基)-N,N’-双(苯基)-2,2’-二甲基联苯胺)中的至少一种形成，但并不限于此。第一空穴注入层120的厚度可以是1nm至150nm。当第一空穴注入层120的厚度为1nm或更大时，可以改善空穴注入特性，或者当第一空穴注入层120的厚度为150nm或更小时，可以防止第一空穴注入层120的厚度增加，从而防止驱动电压升高。根据有机发光二极管装置的结构或特性，可在有机发光二极管装置的组成中不包括第一空穴注入层120。
第一空穴传输层130可起促进空穴传输的作用，并且第一空穴传输层130可由以下NPD(N,N’-双(萘-1-基)-N,N’-双(苯基)-2,2’-二甲基联苯胺)、TPD(N,N’-双-(3-甲基苯基)-N,N’-双(苯基)-联苯胺)、螺-TAD(2,2’7,7’-四(N,N-二苯氨基)-9,9’-螺芴)和MTDATA(4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)-三苯胺)中的至少一种形成，但并不限于此。第一空穴传输层130的厚度可以是1nm至150nm。当第一空穴传输层130的厚度为1nm或更大时，可以改善空穴传输特性，或者当第一空穴传输层130的厚度为150nm或更小时，可以防止第一空穴传输层130的厚度增加，从而防止驱动电压升高。
蓝色发光层140包括蓝色发光层、深蓝色发光层和天蓝色发光层的至少之一。蓝色发光层140可由包括基质材料和掺质材料的磷光材料形成，所述基质材料具有CBP(4,4’-双(咔唑-9-基)联苯)或mCP(1,3-双(咔唑-9-基)苯)，所述掺质材料具有(4,6-F2ppy)2Irpic。或者，蓝色发光层140可由包括螺-DPVBi、螺-6P、二苯乙烯基苯(DSB)、联苯乙烯(DSA)、PFO聚合物和PPV聚合物中的至少一种的荧光材料形成，但并不限于此。
第一电子传输层150起促进电子传输的作用并影响有机发光二极管装置的寿命或效率。第一电子传输层150可由Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)、PBD(2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑)、TAZ(3-(4-联苯基)-4-苯基-5-叔丁基苯基-1,2,4-三唑)、螺-PBD、BAlq(双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-(苯基苯酚合)铝)和SAlq中的至少一种形成，但并不限于此。第一电子传输层150的厚度可以是1nm至150nm。当第一电子传输层150的厚度为1nm或更大时，可以防止电子传输特性的劣化，或者当第一电子传输层150的厚度为150nm或更小时，可以防止第一电子传输层150的厚度增加，从而防止驱动电压升高。因此，包括第一空穴注入层120、第一空穴传输层130、蓝色发光层140和第一电子传输层150第一发光部ST1位于阳极110上。
电荷发生层(CGL)160位于第一发光部ST1上。第一发光部ST1和第二发光部ST2通过电荷发生层160连接。电荷发生层160可以是通过将N-型电荷发生层160N与P-型电荷发生层160P结合而形成的PN-结电荷发生层。PN结电荷发生层160产生电荷(即，电子和空穴)或将电荷分别注入到发光层中。也就是说，N-型电荷发生层160N向邻近于阳极的蓝色发光层140提供电子，P-型电荷发生层160P向第二发光部ST2的发光层提供空穴。这样，具有多个发光层的有机发光二极管装置可实现较高的发光效率和较低的驱动电压。因此，电荷发生层160对有机发光二极管装置的特性(即，发光效率或驱动电压)具有重要影响。
因此，本发明人进行了多次试验，以改善电荷发生层的电子注入特性。通过这些试验，他们发现电荷发生层中只有一种基质不足以将电子注入到电子传输层中。因此，本发明人为改善电荷发生层中的基质的特性进行了多次试验，并且发现通过使电荷发生层中包括至少两种基质并使用该至少两个基质以及掺质产生各种能级，能够促进电子注入和电子传输。所述至少两种基质可以是混合基质。此外，所述两种或更多种基质之一包括芘化合物。芘化合物具有大量的电子，因为该化合物中存在作为共价键的π键。因此，与用于电荷发生层的其它化合物相比，芘化合物促进电子注入或电子传输。因此，本发明人利用具有新结构的电荷产生化合物，发明了一种能够实现较高的发光效率和较低的驱动电压的新型有机发光二极管装置。
因此，N-型电荷发生层160N包括掺质和至少两种基质。所述至少两种基质可以是混合基质。所述两种基质中的至少一种包括电荷产生化合物。电荷产生化合物可以是由以下化学式1表示的芘化合物。芘化合物的取代基位于不与芘的平面平行的位置处。当取代基位于芘化合物的1、3、6或8位时，分子结构是弯曲且稳定的。使用取代基的芘的稳定化学结构使得芘化合物的取代基容易与电荷发生层中的掺质结合，从而更加促进电子注入或电子传输。当使用Li作为掺质时，芘化合物的取代基与Li更稳固地结合，从而更加促进电子注入或电子传输。
[化学式1]
其中p、q、r和s为0或1和满足1≤p+q+r+s≤4的整数，并且Ar1、Ar2、Ar3和Ar4独立地为下列结构中的至少一种：
其中X1至X6中的至少一个、X7至X14中的至少一个、X15至X22中的至少一个、X23至X32中的至少一个和X33至X42中的至少一个包括C、N、S和O中的至少一种，并且R1、R2、R3、R4和R5独立地为：取代的或未取代的烷基、芳基、杂芳基、芳族、杂芳族、芳基胺和杂芳基胺化合物中的至少一种。R1、R2、R3、R4和R5可为：苯、萘、联苯、吡啶、喹啉、喹喔啉、芴、邻二氮杂菲和菲中的至少一种。芘化合物可为以下化合物中的至少一种：
此外，当N-型电荷发生层的基质之一是由上述芘化合物形成时，另一基质由电子传输层的材料形成；例如，另一基质可由Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)、BPhen、PBD(2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑)、TAZ(3-(4-联苯基)-4-苯基-5-叔丁基苯基-1,2,4-三唑)、螺-PBD、BAlq(双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-(苯基苯酚合)铝)和SAlq中的至少一种形成，但并不限于此。或者，芘化合物可被用作电子传输层的材料。因为在芘化合物中存在π键，所以用作电子传输层材料的芘化合物比其它电子传输层的材料包括更多电子，从而更加促进电子注入或电子传输。
对于在N-型电荷发生层160N中包括的两种或更多种基质，第一基质的LUMO(最低未占分子轨道)能级和HOMO(最高占据分子轨道)能级与第二基质的LUMO能级和HOMO能级分别具有0.1eV的差值。因此，N-型电荷发生层160N具有不同能级，并且这些能级作为电子注入路径，使得电子注入更快。这使得电子的能垒最小化，从而能够降低装置的驱动电压。
相对于第一基质百分比和第二基质百分比的总和100％，第一基质和第二基质的百分比范围为5％至95％。当第一基质百分比和第二基质百分比为5％至95％时，N-型电荷发生层160N具有两个能级，并且这些能级作为电子注入路径，使得电子注入更快。例如，当第一基质的百分比为5％，第二基质的百分比可为95％。第一基质可包括电荷产生化合物或可以是具有电子传输特性的基质。并且，当第一基质包括电荷产生化合物时，第二基质可以是具有电子传输特性的基质。另外，当第一基质包括具有电子传输特性的基质时，第二基质可包括电荷产生化合物。第一基质和第二基质可被称为混合基质。
N-型电荷发生层160N的厚度可以是至在这种情形下，N-型电荷发生层160N可以是第一基质和第二基质在其中混合的单层，或者是包括单独具有第一基质的第一层、具有第一基质和第二基质在其中混合的第二层以及单独具有第二基质的第三层的多层。当N-型电荷发生层160N为单层时，N-型电荷发生层160N的厚度为至当N-型电荷发生层160N的厚度为或更大时，N-型电荷发生层160N具有两个能级，并且这些能级作为电子注入路径，使得电子注入更快。同时，当N-型电荷发生层160N的厚度为或更小时，可以防止由装置厚度增加导致的驱动电压升高。相比之下，当N-型电荷发生层160N为多层时，N-型电荷发生层160N的第一层和第三层的厚度各自为至第二层的厚度为至这可防止驱动电压的升高并改善电子注入特性。尤其是，在其中混合了第一基质和第二基质的第二层中，第一基质百分比和第二基质百分比中的任何一个可从第一层朝第三层逐渐增加。
N-型电荷发生层160N包括掺质和至少两种基质。掺质可以是碱金属、碱金属化合物、碱土金属或碱土金属化合物。具体地，掺质可以是Li、Cs、K、Rb、Mg、Na、Ca、Sr、Eu和Yb中的至少一种或多种。要被混合的掺质的百分比相对于所有基质的100％是在1％与8％之间。掺质可具有2.5eV或更高的功函。所述至少两种基质可被称为混合基质。
P-型电荷发生层160P可由金属或P掺杂的有机材料形成。所述金属可以是Al、Cu、Fe、Pb、Zn、Au、Pt、W、In、Mo、Ni和Ti中的至少一种或多种。用于P掺杂的有机材料的P-型掺质和基质可以是通常使用的材料。例如，P-型掺质可以是以下材料中的至少一种材料：2F4-TCNQ(2,3,5,6-四氟-7,7,8,8,-四氰基-对醌二甲烷)、四氰基对醌二甲烷的衍生物、碘、FeCl3、FeF3和SbCl5。基质可以是以下材料中的至少一种材料：NPB(N,N’-双(萘-1-基)-N,N’-双(苯基)-联苯胺)、TPD(N,N’-双-(3-甲基苯基)-N,N’-双(苯基)-联苯胺)和TNB(N,N,N’N’-四萘基-联苯胺)。
同时，包括第二空穴注入层170、第二空穴传输层180、黄色发光层190、第二电子传输层200和电子注入层210的第二发光部ST2位于电荷发生层160上。第二空穴注入层170、第二空穴传输层180和第二电子传输层200可分别与第一发光部ST1的第一空穴注入层120、第一空穴传输层130和第一电子传输层150具有相同的组成。
黄色发光层190可以是黄绿色发光层，或者是具有黄绿色发光层和绿色发光层的多层结构。在该示例性的实施方式中，将以具有黄绿色发光层的单层结构作为例子进行描述。黄色发光层190可包括CBP(4,4’-双(咔唑-9-基)联苯)和BAlq(双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-(苯基苯酚合)铝)中的至少一种掺质以及发出黄绿色光的黄绿色磷光掺质。
电子注入层210起促进电子注入的作用，并且电子注入层210可由以Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)、PBD(2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑)、TAZ(3-(4-联苯基)-4-苯基-5-叔丁基苯基-1,2,4-三唑)、螺-PBD、BAlq(双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-(苯基苯酚合)铝)和SAlq中的至少一种形成，但并不限于此。电子注入层210可由金属化合物形成，所述金属化合物的例子可包括LiQ、LiF、NaF、KF、RbF、CsF、FrF、BeF2、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2和RaF2中的至少一种或多种，但不限于此。电子注入层210的厚度可以是1nm至50nm。当电子注入层210的厚度为1nm或更大时，可以防止电子注入特性的劣化，或者当电子注入层210的厚度为50nm或更小时，可以防止电子注入层210的厚度增加，从而防止驱动电压的升高。因此，包括第二空穴注入层170、第二空穴传输层180、黄色发光层190、第二电子传输层200和电子注入层210的第二发光部ST2位于电荷发生层160上。
阴极220位于第二发光部ST2上。阴极220是电子注入电极并且可由具有低功函的镁(Mg)、钙(Ca)、铝(Al)、银(Ag)或这些金属的合金形成。当有机发光二极管装置为顶部发光型或双发光型时，阴极220的厚度可足够薄到使光穿过。当有机发光二极管装置为底部发光型时，阴极220可形成为足够厚以反射光。
如上所述，本发明具有以下优点：通过使电荷发生层位于第一发光部与第二发光部之间并利用芘化合物作为N-型电荷发生层，减小了P-型电荷发生层与N-型电荷发生层之间的能级差。
图2是示出根据本发明的第二示例性实施方式的有机发光二极管装置的视图。与第一示例性实施方式相同的元件由相同的附图标记指代，因此将省略对这些元件的描述。
参照图2，本发明的有机发光二极管装置100包括位于阳极110和阴极220之间的多个发光部ST1、ST2和ST3，以及位于发光部ST1、ST2和ST3之间的第一电荷发生层160和第二电荷发生层230。尽管以三个发光部位于阳极110和阴极220之间作为例子图解和描述了该示例性实施方式，但本发明并不限于该例子，且可在阳极110和阴极220之间有四个或更多个发光部。
更具体地，第一发光部ST1形成单个发光二极管，并且包括第一发光层140。第一发光层140可发出红光、绿光或蓝光，且在该示例性实施方式中可为蓝色发光层。第一发光部ST1进一步包括位于阳极110和第一发光层140之间的第一空穴注入层120和第一空穴传输层130。此外，第一发光部ST1进一步包括位于第一发光层140之上的第一电子传输层150。因此，包括第一空穴注入层120、第一空穴传输层130、第一发光层140和第一电子传输层150的第一发光部ST1位于阳极110上。
第一电荷发生层160位于第一发光部ST1上。第一电荷发生层160是通过将N-型电荷发生层160N与P-型电荷发生层160P结合而形成的PN-结电荷发生层。第一电荷发生层160产生电荷(即，电子和空穴)或将电荷分别地注入到发光层中。N-型电荷发生层160N包括掺质和至少两种基质，并且具有多种能级。这些能级作为传输路径，电子通过该传输路径从P-型电荷发生层160P注入到N-型电荷发生层160N中，降低了P-型电荷发生层160P与N-型电荷发生层160N之间的能垒。因此，电子可更快地移动到第一发光层140中，从而提高了有机发光二极管装置的电子注入能力并降低了驱动电压。P-型电荷发生层160P与第一示例性实施方式具有相同的组成。
同时，包括第二发光层190的第二发光部ST2位于第一电荷发生层160之上。第二发光层190可发出红光、绿光或蓝光。在该示例性实施方式中，第二发光层190可以是例如黄色发光层。黄色发光层190可以是黄绿色发光层或具有黄绿色发光层和绿色发光层的多层结构。第二发光部ST2进一步包括位于第一电荷发生层160和第二发光层190之间的第二空穴注入层170和第二空穴传输层180，并且还进一步包括位于第二发光层190之上的第二电子传输层200。因此，包括第二空穴注入层170、第二空穴传输层180、第二发光层190和第二电子传输层200的第二发光部ST2位于第一电荷发生层160上。
第二电荷发生层230位于第二发光部ST2上。第二电荷发生层230是通过将N-型电荷发生层230N与P-型电荷发生层230P结合而形成的PN-结电荷发生层。第二电荷发生层230产生电荷(即，电子和空穴)或将电荷分别地注入到发光层中。N-型电荷发生层230N具有与第一电荷发生层160的N-型电荷发生层160N相同的组成，因此将省略对N-型电荷发生层230N的描述。P-型电荷发生层230P同样具有与第一电荷发生层160的P-型电荷发生层160P相同的组成。
同时，包括第三发光层250的第三发光部ST3位于第二电荷发生层230上。第三发光层250可发出红光、绿光或蓝光。在该示例性实施方式中，第三发光层250可以例如是蓝色发光层。蓝色发光层包括蓝色发光层、深蓝色发光层或天蓝色发光层。第三发光部ST3进一步包括位于第二电荷发生层230和第三发光层250之间的第三空穴传输层240，并且还进一步包括位于第三发光层250之上的第三电子传输层260和电子注入层210。因此，包括第三空穴传输层240、第三发光层250、第三电子传输层260和电子注入层210的第三发光部ST3形成于第二电荷发生层230上。阴极220位于第三发光部ST3上，从而完成根据本发明的第二示例性实施方式的有机发光二极管装置。
N-型电荷发生层160N和230N各包括掺质和至少两种基质，并且具有多种能级。这些能级作为传输路径，电子通过该传输路径从P-型电荷发生层160P和230P注入到N-型电荷发生层160N和230N中，从而降低了P-型电荷发生层160P和230P与N-型电荷发生层160N和230N之间的能垒。因此，电子可更快地移动到第一发光层140或第二发光层190中，从而提高了有机发光二极管装置的电子注入能力并降低了驱动电压。此外，第一发光层140或第二发光层190可具有更高的效率，从而将提高的效率传递到有机发光二极管装置。
已经以一个实例图解和描述了上述图2的有机发光二极管装置，在该实例中，N-型电荷发生层160N和230N各包括掺质和至少两种基质的混合物，并且两种基质至少之一由芘化合物制成。然而，本发明并不局限于该实例，且只有第一和第二电荷发生层至少之一的N-型电荷发生层可包括掺质和至少两种基质的混合物，并且这些基质至少之一可由芘化合物形成。所述至少两种基质可被称为混合基质。
图3是根据本发明的第一示例性实施方式的有机发光二极管装置的能带图。
参照图3，根据本发明示例性实施方式的具有上述组成的有机发光二极管装置包括其中混合有第一基质、第二基质和掺质的N-型电荷发生层N-CGL。由此，N-型电荷发生层N-CGL具有由第一基质产生的能级(1)、由第二基质产生的能级(2)和由掺质产生的能级(3)。因此，N-型电荷发生层N-CGL中的各种能级能够扩展注入电子的传输路径，并且降低了电子的能垒，从而促进电子注入。
此外，N-型电荷发生层中的至少两种基质促进电子传输或电子注入。因此，能够将更多的电子注入到电子传输层中，从而与从阴极注入的大量空穴产生平衡。
此外，N-型电荷发生层中的至少两种基质能够降低电子的能垒，从而降低了装置的驱动电压。
另外，在各种能级下平滑地注入的电子可实现电荷平衡。这有助于效率优化，并且减小了与在高电流范围内发光效率降低有关的衰减(roll-off)。
另外，N-型电荷发生层中的至少两种基质之一是由芘电荷产生化合物形成。因此，利用所述至少两种基质可产生各种能级。并且这些能级作为电子注入路径，使得电子注入更快。此外，作为至少两种基质之一的芘化合物的取代基位于不与芘的平面平行的位置处，这使得芘化合物与N-型电荷发生层中的掺质牢固地结合。因此，能够更容易进行电子注入或电子传输，并且能够使邻近于N-型电荷发生层N-CGL的界面处的电子或空穴的隧道效应最大化。
此外，所述至少两种基质通过与碱金属(即，在N-型电荷发生层N-CGL中包括的掺质)共沉积而产生各种能级，从而使邻近于N-型电荷发生层N-CGL的界面处的电子或空穴的隧道效应最大化。因此，能够提高发光层的效率，并且所述有机发光二极管装置能够实现较高的发光效率和较低的驱动电压。
下文中，将披露用于制造根据本发明的包括芘化合物的有机发光二极管装置的示例性实施方式。以下电荷发生层的厚度、形成条件等不限制本发明的范围。
试验1：具有蓝色发光部和黄色发光部的有机发光二极管装置
<比较例1>
通过以下步骤来制造有机发光二极管装置：在基板上形成包括蓝色发光层的第一发光部、包括黄色发光层的第二发光部、P-型电荷发生层和N-型电荷发生层，接着形成阴极。通过用2％的Li掺杂邻二氮杂菲化合物基质，将N-型电荷发生层制成具有的厚度。黄色发光层包括黄绿色发光层。
<示例性实施方式1>
除N-型电荷发生层的基质由NC-20化合物和邻二氮杂菲化合物形成并且掺杂有2％的Li作为掺质之外，使用与上述比较例1相同的组成来制造有机发光二极管装置。测量了根据比较例1和示例性实施方式1制造的有机发光二极管装置的驱动电压、发光效率和量子效率，在下表1中示出。此外，测量了相对于驱动电压的电流密度并且在图4中示出，测量了发射光谱并且在图5中示出，测量了相对于亮度的量子效率并且在图6中示出。(在这种情形下，以10mA/cm2驱动所述装置)
[表1]
驱动电压(V) 发光效率(Cd/A) 量子效率(％)
比较例1 7.7 78.4 29.4
示例性实施方式1 7.4 80.1 29.9
如表1和图4所示，观察到根据本发明的示例性实施方式1的驱动电压比比较例1低0.3V。此外，如表1所示，观察到示例性实施方式1的发光效率比比较例1高1.7Cd/A。此外，如表1和图6所示，示例性实施方式1的量子效率比比较例1高0.5％。如图5所示，与比较例1相比，根据本发明的示例性实施方式1在发射黄绿色光的520nm至590nm的波长处显示出发光强度的增加。
试验2：具有蓝色发光部、黄色发光部和蓝色发光部的有机发光二极管装置
<比较例2>
通过以下步骤来制造有机发光二极管装置：在基板上形成包括蓝色发光层的第一发光部、包括黄色发光层的第二发光部、P-型电荷发生层和N-型电荷发生层和包括蓝色发光层的第三发光部，接着形成阴极。通过用2％的Li掺杂Bphen基质，将每个N-型电荷发生层制成具有的厚度。黄色发光层包括黄绿色发光层。
<比较例3>
使用与上述比较例2相同的组成，通过使用Bphen和邻二氮杂菲化合物的混合物作为每个N-型电荷发生层的基质，来制造有机发光二极管装置。
<示例性实施方式2>
除每个N-型电荷发生层的基质由NC-20化合物和邻二氮杂菲化合物形成并且掺杂有2％的Li作为掺质之外，使用与上述比较例2相同的组成来制造有机发光二极管装置。
测量了根据比较例2、比较例3和示例性实施方式2制造的有机发光二极管装置的驱动电压、发光效率和量子效率，并在下表2中示出。此外，测量了相对于驱动电压的电流密度并且在图7中示出，并测量了相对于有机发光二极管装置的亮度的量子效率并且在图8中示出。(在这种情形下，以10mA/cm2驱动所述装置)此外，测量了根据比较例2和示例性实施方式2制造的有机发光二极管装置的发射光谱并且在图9中示出，测量了根据比较例3和示例性实施方式2制造的有机发光二极管装置的发射光谱并且在图10中示出。
[表2]
驱动电压(V) 发光效率(Cd/A) 量子效率(％)
比较例2 13.9 77.4 34.1
比较例3 12.1 88.0 37.6
示例性实施方式2 12.7 88.4 38.9
参照表2和图7-10，与根据比较例2和比较例3的装置相比，根据本发明的示例性实施方式2的装置显示出较低的驱动电压和较高的发光效率和量子效率。
如表2和图7所示，观察到根据本发明的示例性实施方式2的驱动电压比比较例2低1.2V。此外，如表2所示，观察到示例性实施方式2的发光效率比比较例2和比较例3高0.4Cd/A至11.0Cd/A。此外，如表2和图9所示，示例性实施方式2的量子效率比比较例2和比较例3高1.3％至4.8％。
如图9和图10所示，与比较例2和比较例3相比，根据本发明的示例性实施方式2在发射蓝光的440nm至480nm的波长处显示出发光强度的增加。此外，与比较例2和比较例3相比，根据本发明的示例性实施方式2在发射黄绿色光的520nm至590nm的波长处显示出发光强度的增加。
在根据本发明的示例性实施方式的有机发光二极管装置中，将具有至少两种基质的混合基质用于N-型电荷发生层，以实现由至少两种基质产生的各种能级。所述各种能级能够扩展注入电子的传输路径，并降低电子的能垒，从而促进电子注入。
此外，N-型电荷发生层中的至少两种基质促进电子传输或电子注入。因此能够将更多的电子注入到电子传输层中，从而与从阴极注入的大量空穴产生平衡。
此外，N-型电荷发生层中的至少两个基质能够降低电子的能垒，从而降低了装置的驱动电压。
另外，在各种能级下平滑地注入的电子可实现电荷平衡。这有助于效率优化，并且减小了与在高电流范围内发光效率降低有关的衰减现象。
另外，N-型电荷发生层中的至少两种基质之一是由芘电荷产生化合物形成。因此，利用所述至少两种基质能够产生各种能级。并且这些能级作为电子注入路径，使得电子注入更快。
此外，作为至少两种基质之一的芘化合物的取代基位于不与芘的平面平行的位置处，这使得芘化合物与N-型电荷发生层中的掺质牢固地结合。因此能够更容易进行电子注入或电子传输，并且能够使邻近于N-型电荷发生层N-CGL的界面处的电子或空穴的隧道效应最大化。
此外，所述至少两种基质通过与碱金属(即，在N-型电荷发生层N-CGL中包括的掺质)共沉积而产生各种能级，从而使邻近于N-型电荷发生层N-CGL的界面处的电子或空穴的隧道效应最大化。因此，能够提高发光层的效率，并且所述有机发光二极管装置能够实现较高的发光效率和较低的驱动电压。
虽然已参照本发明的多个示例性实施方式对其进行描述，然而应当理解，本领域技术人员可以设计出将落入本公开内容的原理的精神和范围内的众多其他的修改和实施方式。更具体地说，在本公开内容、附图和所附权利要求的范围内，关于主题组合排列的组成部分和/或排列的各种变化和修改都是可行的。除了组成部分和/或排列的变化和修改之外，对本领域技术人员来说，替换使用同样将是显而易见的。

Claims (22)

1.一种有机发光二极管装置，包括：
位于阳极和阴极之间的第一发光部，所述第一发光部包括第一发光层；
在所述第一发光部上的第二发光部，所述第二发光部包括第二发光层；和
位于所述第一发光部和所述第二发光部之间的第一电荷发生层，
其中所述第一电荷发生层包括N-型电荷发生层和P-型电荷发生层，并且所述N-型电荷发生层包括掺质和至少两种基质，并且在所述N-型电荷发生层中所包括的所述至少两种基质中的至少一种基质包括以下化学式1表示的芘化合物：
[化学式1]
其中p、q、r和s各为0、1或满足1≤p+q+r+s≤4的整数，并且Ar1、Ar2、Ar3和Ar4独立地为下列结构中的至少一种：
其中X1至X6中的至少一个、X7至X14中的至少一个、X15至X22中的至少一个、X23至X32中的至少一个和X33至X42中的至少一个包括C、N、S和O中的至少一种，并且R1、R2、R3、R4和R5独立地为取代的或未取代的烷基、芳基、杂芳基、芳基胺和杂芳基胺化合物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述第一发光部进一步包括位于所述阳极与所述第一发光层之间的空穴传输层和位于所述第一发光层与所述第一电荷发生层之间的电子传输层。
3.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述第二发光部进一步包括位于所述第一电荷发生层与所述第二发光层之间的空穴传输层和位于所述第二发光层与所述阴极之间的电子传输层。
4.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述N-型电荷发生层的厚度为至
5.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中在所述N-型电荷发生层中所包括的所述至少两种基质中的至少一种基质具有电子传输特性。
6.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述R1、R2、R3、R4和R5为苯、萘、联苯、吡啶、喹啉、喹喔啉、芴、邻二氮杂菲和菲结构中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述芘化合物为以下化合物中的至少一种：
8.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述芘化合物的取代基位于不与所述芘化合物的平面平行的位置处。
9.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，进一步包括：
在所述第二发光部上的第三发光部，所述第三发光部包括第三发光层；和
在所述第二发光部与所述第三发光部之间的第二电荷发生层，
其中所述第一电荷发生层或所述第二电荷发生层包括至少两种基质，并且在所述第一电荷发生层或所述第二电荷发生层中所包括的所述至少两种基质中的至少一种基质包括所述芘化合物。
10.根据权利要求9所述的有机发光二极管装置，其中所述第二电荷发生层包括N-型电荷发生层和P-型电荷发生层，在所述第二电荷发生层中所包括的所述N-型电荷发生层包括所述芘化合物。
11.根据权利要求10所述的有机发光二极管装置，其中在所述第二电荷发生层中所包括的所述N-型电荷发生层的厚度为至
12.根据权利要求9所述的有机发光二极管装置，其中在所述第一电荷发生层或所述第二电荷发生层中所包括的所述至少两种基质中的至少一种基质具有电子传输特性。
13.根据权利要求9所述的有机发光二极管装置，其中所述第三发光层包括用来发射白光的红色有机发光层、绿色有机发光层和蓝色有机发光层之一。
14.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其中所述第一发光层和所述第二发光层各自包括用来发射白光的红色有机发光层、绿色有机发光层和蓝色有机发光层之一。
15.一种有机发光二极管装置，包括：
在阳极和阴极之间的至少两个发光部，所述至少两个发光部包括发光层；和
在所述至少两个发光部之间的多个电荷发生层，
所述电荷发生层之一包括N-型电荷发生层和P-型电荷发生层，并且所述N-型电荷发生层包括掺质和至少两种基质，并且在所述N-型电荷发生层中所包括的所述至少两种基质具有不同的能级并包括与所述掺质结合的化合物。
16.根据权利要求15所述的有机发光二极管装置，其中所述化合物的取代基位于不与所述化合物的平面平行的位置处，以促进与所述掺质的结合。
17.根据权利要求15所述的有机发光二极管装置，其中在所述N-型电荷发生层中所包括的所述至少两种基质中的至少一种基质具有电子传输特性。
18.根据权利要求15所述的有机发光二极管装置，其中所述N-型电荷发生层的厚度为至
19.根据权利要求18所述的有机发光二极管装置，其中所述N-型电荷发生层包括仅具有第一基质的第一层、具有第一基质和第二基质混合其中的第二层、以及仅具有第二基质的第三层，所述第二层的厚度为至
20.根据权利要求15所述的有机发光二极管装置，其中所述化合物包括以下化学式1表示的芘化合物：
[化学式1]
其中p、q、r和s各为0、1或满足1≤p+q+r+s≤4的整数，Ar1、Ar2、Ar3和Ar4独立地为下列结构中的至少一种：
其中X1至X6中的至少一个、X7至X14中的至少一个、X15至X22中的至少一个、X23至X32中的至少一个和X33至X42中的至少一个包括C、N、S和O中的至少一个，并且R1、R2、R3、R4和R5独立地为取代的或未取代的烷基、芳基、杂芳基、芳基胺和杂芳基胺化合物中的至少一种。
21.根据权利要求20所述的有机发光二极管装置，其中所述R1、R2、R3、R4和R5为以下结构中的至少一种：苯、萘、联苯、吡啶、喹啉、喹喔啉、芴、邻二氮杂菲和菲。
22.根据权利要求20所述的有机发光二极管装置，其中所述芘化合物为以下化合物中的至少一个：
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