CN106920883B - 一种有机电致发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的有机电致发光器件，采用TADF材料作为绿光单元的第一主体材料，来敏化作为第一客体材料的绿光磷光材料，部分三线态激子通过反隙间穿越到单线态激子，三线态激子浓度降低导致复合区域变窄，可避免三线态激子扩散至蓝光层发光，从而实现绿光谱中不含蓝光成分。又由于红光与蓝光能级差异比较大，故而红光中的载流子不容易传到蓝光中，因此红光光谱中不容易出现蓝光成分。这就使得共用蓝光层有机电致发光器件中红/绿子像素发光光谱不含蓝光，有效扩大了发光材料的组合选择范围，且提高了器件的显示性能。另外，无需设置空穴阻挡层，有效简化了器件结构，从而降低了工作电压；同时，降低了工艺难度，提高了产品良率，从而降低了生产成本。

Description

一种有机电致发光器件
技术领域
本发明涉及有机电致发光领域，具体涉及一种有机电致发光器件及其制备方法。
背景技术
有机电致发光器件(英文全称Organic Light-Emitting Device，简称OLED)采用有机电致发光材料，是主动发光器件，具有低功耗、色域广、体积更薄等优点，有望成为下一代主流照明和平板显示技术。
目前，有机电致发光显示技术已经在智能手机显示屏等小尺寸面板上得到了广泛的应用。现阶段，有机电致发光显示装置实现全彩显示的途径主要有三个：一是基色像素并置法，代表有P(英文全称为Pentile，译为波形)排列和IGNIS排列(参见中国专利CN102714213A)等；二是沿用液晶显示技术中的彩色滤光片法实现全彩显示。此外，美国普林斯顿大学开发出一种RGB有机发光二极管多层堆叠的器件结构(参见1997年登载在《合成金属》(《Synthetic Metals》)第91期9-13页《The stacked OLED(SOLED):a new type oforganic device for achieving high-resoluting full-color displays》)，在同一像素单元中堆叠设置RGB三个子像素，每个子像素为单独的有机发光二极管，分别由各自的驱动电路进行驱动，该技术中，每个子像素都为一个结构完整的有机发光二极管，单个像素单元中堆叠层数过多，在制备过程中控制难度加大，而且每个二极管均由单独的驱动电路进行驱动，对应的像素电路复杂，增加了工艺难度，易造成有机电致发光显示装置的可靠性下降。
彩色滤光片法需在白光有机发光二极管出光面增加了一层彩色滤光片，不仅增加了制造成本，还增加了屏体的厚度。最重要的是，该滤光片会极大的吸收OLED器件发出的光，从而严重的降低OLED器件的外部量子效率。基色像素并置法每个像素通过由2-4个基色子像素排列组成，生产时，需要借助精细金属掩膜(fine metal mask)来制备每一种子像素，至少需要经过三次沉积或者转移工序，工艺精度要求非常高，实际生产中经常出现不同基色的混杂，从而出现影响显示质量的问题。同时，现有技术中为了避免磷光材料聚集猝灭的问题，通常选用主客体掺杂的工艺制备发光层，这就造成空穴移动速度快于电子的问题，必须在发光层远离阳极的一侧设置能级适配的空穴阻挡层，以保证不同电性的载流子在发光层结合，然而这又增大了工艺难度。
中国专利文献CN1599527A公开了一种全色有机电致发光器件，在像素单元上面设置一层共用蓝光层以避免空穴阻挡层的设置，从而减少一道掩膜蒸镀工序，有效降低了工艺成本。然而，为了保证红、绿子像素发出的光谱中不含蓝光成分，通常对发光材料的能级有所限定，该文献中，限定蓝光材料的HOMO能级不低于5.5eV，大大限制了蓝光材料的选择范围。
发明内容
因此，本发明要解决的是现有共用蓝光层有机电致发光器件中发光材料的组合选择范围小的问题，从而提供一种红/绿子像素发光光谱不含蓝光，且发光材料的组合选择范围大的共用蓝光层有机电致发光器件。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种有机电致发光器件，包括层叠设置在基底上的第一电极、第一发光层、第二发光层和第二电极；所述第一发光层包括同层设置的若干红光单元、若干绿光单元以及若干蓝光单元，所述第二发光层为蓝光层；
所述绿光单元包括掺杂的主体材料与客体材料，所述主体材料至少包含一种三线态能级与单线态能级差(△EST)小于0.15eV的热活化延迟荧光(TADF)材料。
所述热活化延迟荧光材料的三线态能级与单线态能级差不大于0.10eV。
所述热活化延迟荧光材料包括连接的若干给体基团单元和若干受体基团单元，所述给体基团单元为至少一个给体基团连接构成的基团；所述受体基团单元为至少一个受体基团连接构成的基团。
所述热活化延迟荧光材料包括连接的若干给体基团单元、若干受体基团单元，以及连接基团，所述给体基团单元和所述受体基团单元分别与所述连接基团连接。
所述受体基团为萘基、蒽基、菲基、芘基、三嗪基、苯并咪唑基、氰基、吡啶基、砜基、菲并咪唑基、萘并噻唑基、苯并噻唑基、噁二唑基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中至少一种取代的萘基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中至少一种取代的蒽基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中至少一种取代的菲基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中至少一种取代的芘基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中至少一种取代的三嗪基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中至少一种取代的苯并咪唑基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中至少一种取代的吡啶基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中至少一种取代的砜基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中一种以上的基团取代的菲并咪唑基；C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中至少一种取代的萘并噻唑基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中至少一种取代的苯并噻唑基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基、苯基或吡啶基中至少一种取代的噁二唑基中的一种。
所述受体基团为：
中的一种。
所述给体基团为吲哚并咔唑基、咔唑基、联咔唑基、三苯胺基、吩噁嗪基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基或苯基中至少一种取代的吲哚并咔唑基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基或苯基中至少一种取代的咔唑基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基或苯基中至少一种取代的联咔唑基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基或苯基中至少一种取代的三苯胺基，C1-C6的烷基、甲氧基、乙氧基或苯基中至少一种取代的吩噁嗪基的一种。
所述给体基团为以下基团：
中的一种。
所述连接基团为具有空间位阻的连接基团，为螺芴基、苯基、联苯基、C1-C6的烷基或苯基的其中至少一种取代的螺芴基、C1-C6的烷基或苯基的其中至少一种取代的苯基或者C1-C6的烷基或苯基的其中至少一种取代的联苯基中的至少一种。
所述热活化延迟荧光材料为式(1-1)-式(1-104)中的任一种：
所述第一发光层中的所述的蓝光单元由所述第二发光层延伸至所述第一发光层形成。
所述红光单元包括磷光发光材料；所述蓝光单元包括荧光材料；所述蓝光层包括荧光材料。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、本发明所述的有机电致发光器件，包括层叠设置在基底上的第一电极、第一发光层、第二发光层和第二电极；所述第一发光层包括同层设置的若干红光单元、若干绿光单元以及若干蓝光单元，所述第二发光层为蓝光层；所述绿色包括掺杂的第一主体材料与第一客体材料，所述第一主体材料至少包含一种三线态能级与单线态能级差(△EST)小于0.15eV的热活化延迟荧光(TADF)材料。如图2所示，本发明所述的有机电致发光器件采用TADF材料作为绿光单元的第一主体材料，来敏化作为第一客体材料的绿光磷光材料，部分三线态激子通过反隙间穿越到单线态激子，三线态激子浓度降低导致复合区域变窄，可避免三线态激子扩散至蓝光层发光，从而实现绿光谱中不含蓝光成分。又由于红光与蓝光能级差异比较大，故而红光中的载流子不容易传到蓝光中，因此红光光谱中不容易出现蓝光成分。这就使得共用蓝光层有机电致发光器件中红/绿子像素发光光谱不含蓝光，有效扩大了发光材料的组合选择范围，且提高了器件的显示性能。
2、本发明所述的有机电致发光器件，无需设置空穴阻挡层，有效简化了器件结构，从而降低了工作电压；同时，降低了工艺难度，提高了产品良率，从而降低了生产成本。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，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是本发明所述的有机电致发光器件的结构示意图；
图2是本发明所述的有机电致发光器件的机理图。
图中附图标记表示为：1-基底、2-第一电极、3-第一发光层、4-第二发光层、5-第二电极、6-主体材料、7-客体材料、301-红光发光单元、302绿光发光单元、303-蓝光发光单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
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。
实施例1
本实施例提供一种有机电致发光器件，如图1所示，包括层叠设置在基底1上的第一电极2、第一发光层3、第二发光层4和第二电极5；所述第一发光层3包括同层设置的若干红光单元301、若干绿光单元302以及若干蓝光单元303，所述第二发光层4为蓝光层。本实施例中，优选地，所述第一发光层3中所述的蓝光单元303由第二发光层4延伸至所述第一发光层3制得，即所述蓝光单元303材料与所述第二发光层4材料一致。
作为本发明的可变换实施例，所述蓝光单元303的材料也可以与所述第二发光层4不同，均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
作为本发明的优选实施例，本实施例中所述的有机电致发光器件，在所述第一电极2和第二电极5之间还可以包含空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、电子传输层等功能层。
具体为：本实施例以ITO(氧化铟锡)作为阳极；以HATCN作为空穴注入层；以TCTA作为空穴传输层；绿光单元302采用式(1-103)所示的TADF分子作为主体材料(GH-1)，采用Ir(ppy)3作为客体材料(客体材料的掺杂百分比为10wt％)；第二发光层4的主体材料与客体材料分别为BH-1和BD-1(客体材料的掺杂百分比为5wt％)；Bphen作为电子传输层；LiF作为电子注入层，Al作为阴极。
绿光结构如下：ITO/HAT-CN(7nm)/NPB(50nm)/TCTA(10nm)/GH-1：10％Ir(ppy)3(30nm)/BH-1：5％BD-1(25nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)；所述绿光单元302包括掺杂的主体材料与客体材料，所述主体材料为一种三线态能级与单线态能级差(△EST)小于0.15eV的热活化延迟荧光(TADF)材料(1-103的△EST为0.1eV)。
红光结构中，除了红光发光单元301与绿光单元302不同外，其他层均相同，红光发光单元301的红光主体采用红光染料采用Ir(piq)3，
红光结构如下：ITO/HAT-CN(7nm)/NPB(50nm)/TCTA(10nm)/CBP：5％Ir(piq)3(30nm)/BH-1：5％BD-1(25nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)。
实施例2
本实施例提供一种有机电致发光器件，器件结构同实施例1，不同的是所述红光单元301中的主体材料为式(1-1)所示的热活化延迟荧光材料和所述绿光单元302中的主体材料为式(1-2)所示的热活化延迟荧光材料。
实施例3
本实施例提供一种有机电致发光器件，器件结构同实施例1，不同的是所述绿光单元302中所述的主体材料为式(1-11)所示的热活化延迟荧光材料。
实施例4
本实施例提供一种有机电致发光器件，器件结构同实施例1，不同的是所述绿光单元302中所述的主体材料为式(1-19)所示的热活化延迟荧光材料。
实施例5
本实施例提供一种有机电致发光器件，器件结构同实施例1，不同的是所述绿光单元302中所述的主体材料为式(1-23)所示的热活化延迟荧光材料。
实施例6
本实施例提供一种有机电致发光器件，器件结构同实施例1，不同的是所述绿光单元302中所述的主体材料为式(1-26)所示的热活化延迟荧光材料。
实施例7
本实施例提供一种有机电致发光器件，器件结构同实施例1，不同的是所述绿光单元302中所述的主体材料为式(1-50)所示的热活化延迟荧光材料。
实施例8
本实施例提供一种有机电致发光器件，器件结构同实施例1，不同的是所述绿光单元302中所述的主体材料为式(1-54)所示的热活化延迟荧光材料。
实施例9
本实施例提供一种有机电致发光器件，器件结构同实施例1，不同的是所述绿光单元302中所述的主体材料为式(1-66)所示的热活化延迟荧光材料。
实施例10
本实施例提供一种有机电致发光器件，器件结构同实施例1，不同的是所述绿光单元302中所述的主体材料为式(1-90)所示的热活化延迟荧光材料。
对比例1
同实施例1，不同的是绿光单元中的主体材料，对比例中的绿光采用CBP作为绿光主体，具体结构如下：
ITO/HAT-CN(7nm)/NPB(50nm)/TCTA(10nm)/CBP：10％Ir(ppy)3(30nm)/BH-1：5％BD-1(25nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)
对比例2
同实施例1，不同的是对比例2中的红、绿光单元上不覆盖蓝光层，绿光和红光的具体结构分别如下：
绿光：ITO/HATCN(7nm)/NPB(50nm)/TCTA(10nm)/GH-1：10％Ir(ppy)3(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)
红光：ITO/HAT-CN(7nm)/NPB(50nm)/TCTA(10nm)/CBP：5％Ir(piq)3(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)
本实施例和对比例中使用的有机材料及结构式如下：
测试例
对上述实施例1-10和对比例中所述有机电致发光器件进行测试，测试结果如下表所示：
由此可见，实施例1-10中所述有机电致发光器件的绿光光谱和红光光谱均不含蓝光光谱。
通过实施例1和对比例1中的绿光测试可以看出，在绿光单元302上采用非TADF绿光主体会在绿光光谱中会出现蓝光成分，绿光TADF主体的引入能够降低在载流子复合区，从而使得绿光光谱中不含蓝光成分。
通过实施例1和对比例2中的绿光测试可以看出，在含TADF绿光主体的绿光单元302上增加蓝光层并不会影响绿光单元本身的电流效率和色度，在绿光光谱中也不会出现蓝光成分，蓝光层的引入会略微提高绿光的工作电压。
通过红光的实施例1和对比例2可以看出，在红光单元301上增加蓝光层并不会影响红光单元301本身的电流效率和色度，在红光光谱中也不会出现蓝光成分。蓝光层的引入会略微提高红光的工作电压。
通过红光的实施例2和对比例2可以看出，红光单元301的主体采用热活化延迟荧光材料，在红光单元301上增加蓝光层并不会影响红光单元301本身色度，红光的工作电压略微提高。红光单元301的主体采用热活化延迟荧光材料后红光效率略有提升。
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的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种有机电致发光器件，包括层叠设置在基底上的第一电极、第一发光层、第二发光层和第二电极；所述第一发光层包括同层设置的若干红光单元、若干绿光单元以及若干蓝光单元，所述第二发光层为蓝光层；其特征在于，
所述绿光单元包括掺杂的主体材料与客体材料，所述客体材料为绿光磷光材料，所述主体材料至少包含一种三线态能级与单线态能级差(△EST)小于0.15eV的热活化延迟荧光(TADF)材料；所述热活化延迟荧光材料为式(1-1)-式(1-62)、式(1-64)-式(1-105)中的任一种：
2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一发光层中的所述的蓝光单元由所述第二发光层延伸至所述第一发光层形成。
3.根据权利要求1或2所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述红光单元包括磷光发光材料；所述蓝光单元包括荧光材料；所述蓝光层包括荧光材料。
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