CN105591034B - 一种红色oled器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红色OLED器件，包括叠加设置的第一电极层、发光层和第二电极层，所述的发光层包括主体材料、掺杂在所述主体材料中的红色磷光染料和双线态红光材料，所述红色磷光染料的掺杂浓度为1wt％‑10wt％，所述双线态红光材料的掺杂浓度为0.1wt％‑15wt％；所述双线态红光材料最低单线态能级S1与所述红色磷光染料的最低三线态能级³MLCT接近。本发明的红色OLED器件通过在发光层中引入双线态发光材料，可以有效地改善激子的浓度过高导致的浓度淬灭，减缓器件的“效率滚降”问题。

Description

一种红色OLED器件

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件领域，尤其涉及一种红色OLED器件领域。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)是一种以有机材料作为活性材料的电流驱动式发光器件。具体地，分别由器件的阳极和阴极注入空穴和电子，它们在发光区相遇，形成激子，激子退激辐射而发光。在注入的电子和空穴的自旋方向随机的情况下，形成单重态激子和三重态激子的比例为1：3，对于有机荧光材料，三重态激子到基态的跃迁是禁阻的，只有单重态激子到基态的跃迁才发光，因而器件的内量子效率的上限是25％。有机磷光材料的由于含有较大原子序数Ir、Pt、Os等原子，增加了自旋轨道耦合作用，造成单重态与三重态的能级互相混合，使得原本被禁止的三重态能量能够以辐射复合的形式发出磷光，因而内部量子效率可达100％。。

通常在磷光器件存在“效率滚降”(Roll-Off)的现象，即器件的效率随着的电流密度的增加而急剧下降，这主要是因为激子的浓度随着电流密度的增加而增加，激子与激子、激子与自由电荷发生了相互作用导致了激子的淬灭。

发明内容

为此，本发明针对现有磷光器件存在“效率滚降”(Roll-Off)的问题，进而提供一种红色OLED器件，所述红色OLED器件通过在发光层中引入双线态发光材料，可以有效地改善激子的浓度过高导致的浓度淬灭，减缓器件的“效率滚降”问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种红色OLED器件，包括叠加设置的第一电极层、发光层和第二电极层，所述的发光层包括主体材料、掺杂在所述主体材料中的红色磷光染料和双线态红光材料，所述红色磷光染料的掺杂浓度为1wt％-10wt％，所述双线态红光材料的掺杂浓度为0.1wt％-15wt％；

所述双线态红光材料最低单线态能级S1与所述红色磷光染料的最低三线态能级³MLCT接近。

所述红色磷光染料的掺杂浓度为1.5wt％-5wt％，所述双线态红光材料的掺杂浓度为3wt％-8wt％。

所述双线态红光材料为含有自由基的有机荧光材料，所述双线态红光材料最低单线态态能级S1与所述磷光发光材料的最低三线态能级³MLCT能级差ΔE_ST为：-0.5eV≤ΔEST≤0.5eV。

所述双线态红光材料具有式(1-1)所示结构：

其中Ar为芳香基团，n为1、2或3。

所述的Ar选自芳香胺基、杂环芳烃基或稠环芳烃基，或者芳香胺基、杂环芳烃基、稠环芳烃基之间相互取代形成的衍生物。

所述的Ar自式(2-1)至式(2-8)所示结构式中的一种：

式(2-1)至式(2-8)所示结构式中的“*”代表和所述式(1-1)中苯环连接位置。

所述的双线态红光材料为式(3-1)至式(3-6)结构所示化合物中的一种或多种。

所述红色磷光染料为包含重金属元素铱Ir、铂Pt或锇Os的环金属类化合物。

所述红色磷光染料选自式(4-1)至式(4-14)结构所示化合物中的一种或多种：

所述发光层的主体材料为芳烃化合物或者含杂环原子的芳烃类化合物，其三线态能级高于所述红色磷光染料和双线态红光材料的三线态能级。

所述主体材料选自式(5-1)至式(5-10)结构所示化合物中的一种或多种：

所述第一电极层和发光层之间设置有第一有机功能层，所述发光层与所述第二电极层之间设置有第二有机功能层。

第一有机功能层为空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层中的一种或多种，所述第二有机功能层为电子传输层和/或电子注入层。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明的红色OLED器件的发光层包括主体材料、掺杂在所述主体材料中的红色磷光染料和双线态红光材料，所述红色磷光染料的掺杂浓度为1wt％-10wt％，所述双线态红光材料的掺杂浓度为0.1wt％-15wt％；所述双线态红光材料最低单线态能级S1与所述红色磷光染料的最低三线态能级³MLCT接近。这种在磷光器件发光层中引入双线态发光材料，存在如图1所示的三种能量传递路径：

(1)主体材料的激子能量通过能量或者Dexter能量传递红色磷光染料而发光；

(2)红色磷光染料的激子能量通过能量传递给双线态红光材料而发光；

(3)主体材料的激子能量通过能量或者Dexter能量传递给双线态红光材料而发光。

因此，通过加入双线态红光材料增加了能量传递的途径，而降低了主体材料及红色磷光染料三线态激子的浓度过高导致的淬灭。同时，由于有机中性自由基电致发光材料分子的最外层分子轨道(SOMO)上只有一个电子，一个电子的自旋量子数是1/2，对应于双重态，因而与利用单重态激子或三重态激子发光不同，双重态的发光来源于有机中性自由基分子的最外层电子由高能分子轨道向低能单占据分子轨道跃迁所发出的光子，是非激子发光。因此，通过增加能量传递路径减少了主体及磷光染料由于电流密度的增加而导致的激子淬灭，并充分利用了三线态激子能量。因此本发明能够将激子的能量及时的传递给染料分子，从而减缓磷光器件的“效率滚降”，充分利用磷光器件中的三线态激子能量。同时提高了器件寿命。

本发明的红色OLED器件可用于照明、显示、光医疗及汽车尾灯中。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明发光层的三种能量传递示意图；

图2为本发明有机电致发光器件的结构示意图；

其中：01-第一电极层，02-空穴注入层，03-空穴传输层，04-激子阻挡层、05-发光层、06-电子传输层，07-电子注入层，08-第二电极层。

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明作进一步的描述。

本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”或“设置在”另一元件“上”时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。

如图2所示，本发明提供了一种红色OLED器件，包括叠加设置的第一电极层01(阳极)、发光层05和第二电极层08(阴极)，所述第一电极层和发光层之间设置有第一有机功能层，所述发光层与所述第二电极层之间设置有第二有机功能层。具体地，所述第一有机功能层为空穴注入层02、空穴传输层03和激子阻挡层04，所述第二有机功能层为电子传输层06和电子注入层07。所述的发光层05包括主体材料、掺杂在所述主体材料中的红色磷光染料和双线态红光材料，所述红色磷光染料的掺杂浓度为1wt％-10wt％，优选1.5wt％-5wt％，所述双线态红光材料的掺杂浓度为0.1wt％-15wt％，优选3wt％-8wt％；

所述双线态红光材料最低单线态能级S1与所述红色磷光染料的最低三线态能级³MLCT接近，优选地，所述双线态红光材料为含有自由基的有机荧光材料，所述双线态红光材料最低单线态态能级S1与所述磷光发光材料的最低三线态能级³MLCT能级差ΔE_ST为：-0.5eV≤ΔEST≤0.5eV。

所述双线态红光材料具有式(1-1)所示结构：

其中Ar为芳香基团，n为1、2或3。

所述的Ar选自芳香胺基、杂环芳烃基或稠环芳烃基，或者芳香胺基、杂环芳烃基、稠环芳烃基之间相互取代形成的衍生物。

所述的Ar自式(2-1)至式(2-8)所示结构式中的一种：

式(2-1)至式(2-8)所示结构式中的“*”代表和所述式(1-1)中苯环连接位置。具体地，所述的双线态红光材料为式(3-1)至式(3-6)结构所示化合物中的一种或多种。

所述红色磷光染料为包含重金属元素铱Ir、铂Pt或锇Os的环金属类化合物，具体地，所述红色磷光染料选自式(4-1)至式(4-14)结构所示化合物中的一种或多种：

所述发光层的主体材料为芳烃化合物或者含杂环原子的芳烃类化合物，其三线态能级高于所述红色磷光染料和双线态红光材料的三线态能级。具体地，所述主体材料选自式(5-1)至式(5-10)结构所示化合物中的一种或多种：

实施例，本发明的有机电致发光器件采用以下器件结构：

ITO/HAT-CN(5nm)/NPB(30nm)/TCTA(5nm)/Host:Dopant(30nm)/TPBi(30nm)/LiF(1nm)/Al(150nm)

其中第一电极层(阳极ITO)、空穴注入层02(HAT-CN)、空穴传输层03(NPB)、激子阻挡层04(TCTA)、发光层05(Host:Dopant)、电子传输层06(TPBi)、电子注入层07(LiF)、第二电极层08(阴极Al)；

Host为式(5-1)至式(5-10)的一种或者多种组合；

Dopant为红色磷光染料和双线态红光材料的组合物，其中红色磷光染料为式(4-1)至式(4-14)所示中的一种或者多种组合，双线态红光材料为式(3-1)至式(3-6)中的一种；

器件中主要材料结构式如式(6-1)至式(6-4所示)：

其中发光层采用的材料及器件测试数据如表1所示：

表1

注：[a]最大电流效率；[b]在20mA/cm²下的电流效率

对比器件1和对比器件2与器件1至器件20除了发光染料不掺杂双线态红光材料外，其余部分均相同。

器件在20mA/cm²下的电流效率相对于最大电流效率的效率衰减百分比(ε₂₀)通过以下公式定义：

由表1可以看出，以式(5-1)为主体材料，式(4-1)为红光染料，掺杂浓度为3wt％,式(3-1)为双线态红光材料，掺杂浓度为5wt％，器件的效率衰减百分比(ε₂₀)为19.2％，掺杂浓度为3％，器件的效率衰减百分比(ε₂₀)为22.8％，掺杂浓度为1wt％，器件的效率衰减百分比(ε₂₀)为24.2％。而对比器件1的效率衰减百分比(ε₂₀)为36.3％，说明在磷光器件发光层中加入双线态红光材料，可以减缓器件的“效率滚降”，在一定数值范围内，随着双线态红光材料的浓度提高，器件的“效率滚降”越缓慢。同时，双线态红光材料的掺杂浓度为0.1wt％-15wt％时“效率滚降”都较缓慢，掺杂浓度为3wt％-8wt％时衰减百分比仅有20％左右，与对比器件1的36.3％的效率衰减百分比相比，至少降低了13％，有效减缓了“效率滚降”。

同样地，以式(5-1)为主体材料，式(4-2)为红光染料，掺杂浓度为3wt％,式(3-1)为双线态红光材料，掺杂浓度为5wt％，器件的效率衰减百分比(ε₂₀)为16.5％，掺杂浓度为3％，器件的效率衰减百分比(ε₂₀)为18.4％，掺杂浓度为1wt％，器件的效率衰减百分比(ε₂₀)为24.2％。而对比器件2的效率衰减百分比(ε₂₀)为38.4％，说明在磷光器件发光层中加入双线态红光材料，可以减缓器件的“效率滚降”。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种红色OLED器件，包括叠加设置的第一电极层、发光层和第二电极层，其特征在于，

所述的发光层包括主体材料、掺杂在所述主体材料中的红色磷光染料和双线态红光材料，所述红色磷光染料的掺杂浓度为1wt％-10wt％，所述双线态红光材料的掺杂浓度为0.1wt％-15wt％；

所述双线态红光材料最低单线态能级S1与所述红色磷光染料的最低三线态能级³MLCT能级差ΔE_ST为：-0.5eV≤ΔEST≤0.5eV；

所述双线态红光材料为含有自由基的有机荧光材料。

2.根据权利要求1所述红色OLED器件，其特征在于，所述红色磷光染料的掺杂浓度为1.5wt％-5wt％，所述双线态红光材料的掺杂浓度为3wt％-8wt％。

3.根据权利要求2所述红色OLED器件，其特征在于，所述双线态红光材料具有式(1-1)所示结构：

其中Ar为芳香基团，n为1、2或3。

4.根据权利要求3所述红色OLED器件，其特征在于，所述的Ar选自芳香胺基、杂环芳烃基或稠环芳烃基，或者芳香胺基、杂环芳烃基、稠环芳烃基之间相互取代形成的衍生物。

5.根据权利要求4所述红色OLED器件，其特征在于，所述的Ar自式(2-1)至式(2-8)所示结构式中的一种：

式(2-1)至式(2-8)所示结构式中的“*”代表和所述式(1-1)中苯环连接位置。

6.根据权利要求5所述红色OLED器件，其特征在于，所述的双线态红光材料为式(3-1)至式(3-6)结构所示化合物中的一种或多种：

7.根据权利要求1所述的红色OLED器件，其特征在于，所述红色磷光染料为包含重金属元素铱Ir、铂Pt或锇Os的环金属类化合物。

8.根据权利要求7所述的红色OLED器件，其特征在于，所述红色磷光染料选自式(4-1)至式(4-14)结构所示化合物中的一种或多种：

9.根据权利要求1所述的红色OLED器件，其特征在于，所述发光层的主体材料为芳烃化合物或者含杂环原子的芳烃类化合物，其三线态能级高于所述红色磷光染料和双线态红光材料的三线态能级。

10.根据权利要求9所述的红色OLED器件，其特征在于，所述主体材料选自式(5-1)至式(5-10)结构所示化合物中的一种或多种：

11.根据权利要求1所述的红色OLED器件，其特征在于，所述第一电极层和发光层之间设置有第一有机功能层，所述发光层与所述第二电极层之间设置有第二有机功能层。

12.根据权利要求11所述的红色OLED器件，其特征在于，第一有机功能层为空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层中的一种或多种，所述第二有机功能层为电子传输层和/或电子注入层。