CN107075364B - 有机发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本说明书涉及有机发光二极管。
Description
技术领域
本说明书要求于2014年11月20日向韩国知识产权局提交的韩国专 利申请No.10-2014-0162927和于2014年12月18日向韩国知识产权局提 交的韩国专利申请No.10-2014-0183559的优先权和权益，其全部内容通 过引用并入本文。
本说明书涉及有机发光二极管。
背景技术
有机发光现象是通过特定有机分子的内部过程将电流转化为可见光 的实例之一。有机发光现象的原理如下。
当将有机材料层设置在阳极与阴极之间并在两个电极之间施加电压 时，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到有机材料层中。注入到有机材料 层中的电子与空穴复合形成激子，并且当这些激子返回到基态时发光。使 用该原理的有机发光二极管一般由阴极、阳极和设置在其之间的有机材料 层形成，所述有机材料层包括例如空穴注入层、空穴传输层、发光层和电 子传输层。
在有机发光二极管中使用的材料大部分是纯有机材料或其中有机材 料和金属形成配合物的配合物化合物，并且可分为空穴注入材料、空穴传 输材料、发光材料、电子传输材料、电子注入材料等。在此，通常使用具 有p型特性(即，容易被氧化且当被氧化时电化学稳定)的有机材料作为 空穴注入材料或空穴传输材料。同时，通常使用具有n型特性(即，容易 被还原且当被还原时电化学稳定)的有机材料作为电子注入材料或电子传 输材料。作为发光层材料，具有p型特性和n型特性二者(即，在氧化态 和还原态均具有稳定形式)的材料是优选的，并且当形成激子时，具有将 激子转化为光的高发光效率的材料是优选的。
因此，本领域需要开发具有高效率的有机发光二极管。
[现有技术文献]
[非专利文献]
J.Chem.Phys.24，966(1956)
发明内容
技术问题
本说明书的一个目的是提供具有高发光效率的有机发光二极管。
技术方案
本说明书提供了有机发光二极管，其包括：阳极；阴极；设置在阳极 和阴极之间的发光层；以及设置在阴极和发光层之间的有机材料层，
其中发光层包含荧光掺杂剂，
并且设置在阴极和发光层之间的有机材料层包含满足下式1的化合 物。
[式1]
0eV＜λ--λ+＜0.3eV
在式1中，
λ-意指阴离子自由基的重取向能量值(reorientation energy value)； 并且
λ+意指阳离子自由基的重取向能量值。
[有益效果]
根据本说明书一个实施方案的有机发光二极管提供了低驱动电压和/ 或高效率。
根据本说明书一个实施方案的有机发光二极管能够提供具有不使用 单独空穴阻挡层的简单结构的器件，并且由此在成本和/或时间方面具有 经济效益。
此外，根据本说明书一个实施方案的有机发光二极管提供了具有长寿 命的有机发光二极管。
附图说明
图1是示出了根据本说明书一个实施方案的有机发光二极管的图。
[附图标记]
101：基底
201：阳极
301：空穴传输层
401：发光层
501：电子传输层
601：阴极
具体实施方式
下文中，将更详细地描述本说明书。
在本说明书中，一个构件被放置在另一构件“上”的描述不仅包括一 个构件与另一构件相接触的情况，而且还包括在两个构件之间存在又一构 件的情况。
在本说明书中，除非特别地作出相反声明，否则某一部分“包括”某 些构成部分的描述意指能够还包括其他构成部分，并且不排除其他构成部 分。
根据本说明书一个实施方案的有机发光二极管包括包含满足式1的 值的化合物的有机材料层。式1的值意指阴离子自由基的重取向能量值与 阳离子自由基的重取向能量值之间的差值。
重取向能量可意指电荷传输过程中的位垒，并且可成为决定每单位时 间的电荷传输量的因素。
相同分子之间的电子传输过程如下。
如上为发生空穴或电子传输时的能垒的阴离子自由基重取向能量和 阳离子自由基重取向能量的λ-和λ+值分别可通过下式3和式4获得。
[式3]
[式4]
在式3和式4中，
具体地，阴离子自由基的重取向能量值(λ-)可以表示为当稳定化为 阴离子结构的阴离子(M1 -)分子被氧化为中性(M1)时的能量 
与当稳定化为中性结构的中性(M2)分子被还原为阴 离子(M2 -)时的能量
之和。
此外，阳离子自由基的重取向能量值(λ+)可以表示为当稳定化为阳 离子结构的阳离子(M1 +)分子被氧化为中性(M1)时的能量 
与当稳定化为中性结构的中性(M2)分子被氧化为 阳离子(M2 +)时的能量
之和。
在本说明书中计算重取向能量时，分子结构的优化和每种能量的计算 用BIOVIA(先前的Accelrys)的量子化学计算程序Dmol3使用BPW91 函数和dnd基函数通过密度泛函理论(density functional theory，DFT) 来进行。
根据本说明书一个实施方案的有机发光二极管包括其中式1的值满 足大于0且小于0.3的值的有机材料层。
根据本说明书一个实施方案的有机发光二极管发出蓝色荧光。
在本说明书的一个实施方案中，发光层包括550nm或更小的光发射 谱的峰值波长。在一个具体实施方案中，发光层包括430nm至550nm 的光发射谱的峰值波长。
在本说明书中，峰值波长意指光谱分布最大处的波长。
在现有技术中，通常使用具有还原受体(n型)特性的有机材料(即， 容易被还原且当被还原时电化学稳定的有机材料)作为电子传输材料。在 用于现有技术的材料中，由于如上所述的还原特性，阴离子自由基的重取 向能量值小于阳离子自由基的重取向能量值，因此式1的值为负。
根据本说明书一个实施方案的满足式1的化合物具有正值，并且具有 具有还原受体(n型)和氧化结构(p型结构)但不倾向于p型结构的特 性的双极型，并且因此在氧化态和还原态下都是稳定的。因此，当形成激 子时，可以获得将激子转化为光的高发光效率的效果。
此外，满足本说明书的式1的值意指，在从阴极的电子传输中，需克 服的能垒变得大于倾向于还原受体(n型)的现有电子传输材料，并且因 此，传递至发光层的电子量减少。
本领域中目前使用的有机发光二极管用作蓝色荧光、绿色和红色磷光 的组合，或者蓝色荧光和绿色荧光以及红色磷光的组合等。
然而，在这种器件组合的情况下，发光区域一般倾向于空穴传输层和 发光层的界面侧，并且因此，发出具有高激子能量的蓝色荧光的有机发光 二极管的问题在于：与绿色或红色相比，器件的寿命相对地明显缩短。换 言之，蓝色荧光的高激子能量以窄发光区的局部区域为中心，并且因此给 予材料的能量应力增加，最终导致寿命短。
在现有技术中，为了解决这样的问题，已如下尝试增强有机发光二极 管的效率和寿命：在发光层和电子传输层中具有除电子传输层之外的包含 具有高电离电位的有机化合物的单独空穴阻挡层并人工地控制电子的量。 然而，由于使用空穴积累，驱动电压增加成为问题，并且由于除空穴阻挡 层之外还需要使用两个或更多个电子传输层，因此在时间和成本方面是不 经济的。
当根据本说明书一个实施方案的式1的值大于0时，通过使用分子本 身具有的电荷位垒来控制从阴极传输到发光层的电子量可不具有空穴阻 挡层而提高有机发光二极管的效率。然而，当式1的值变得太大时，在从 阴极的电子传输中需克服的能垒变得太高，导致传输到发光层的电子量变 得太小，并且这可降低通过空穴-电子对的相遇而获得的激子形成，从而 可降低有机发光二极管的效率。此外，当式1的值大于0.3时，可在电子 传输层的界面处形成激子，由于电子传输层本身的稳定性问题，这可导致 器件的寿命的问题。
因此，满足式1的化合物可以通过控制从阴极传输到发光层的电子量 而在不具有单独的空穴阻挡层下维持有机发光二极管的高效率。此外，根 据本说明书一个实施方案的满足式1的化合物通过控制传输到发光层的 电子量而诱导在发光层中形成激子，代替在空穴传输层和发光层的界面处 形成激子，并且因此，可增加有机发光二极管的寿命。
因此，根据本说明书的一个实施方案，当在发光层和阴极之间设置包 含满足式1的化合物的有机材料层时，可以提供具有高效率和/或长寿命 的有机发光二极管。
在本说明书的一个实施方案中，满足式1的化合物的电离电位值大于 或等于5.5eV且小于6.5eV。
根据本说明书的一个实施方案，当满足式1的化合物具有在上述电离 电位范围内的值时，电子传输层和发光层之间的电离电位差是合适的，并 且可执行空穴阻挡作用，同时最小化在驱动有机发光二极管期间电子传输 层的界面处的空穴累积。
在本说明书的一个实施方案中，有机发光二极管满足下式2。
[式2]
|Δ/P|＜0.5eV
在式2中，
ΔIP意指满足式1的化合物的电离电位值与发光层的主体材料的电离 电位值之间的差值。
形成发光层的主体材料的电离电位与满足式1的化合物的电离电位 之间的差值(ΔIP＝IP(满足式1的化合物)-IP(发光层的主体材料))优 选为-0.5eV＜ΔIP＜0.5eV。根据本说明书的一个实施方案，当ΔIP在上述 范围内时，由于发光层与包含满足式1的化合物的有机材料层之间的电离 电位差，可避免空穴累积，并且可以抑制电压增加，同时发挥空穴阻挡的 作用，这使得防止由空穴泄漏引起的效率和寿命降低。
在本说明书中，电离电位如下测量：将用单色仪分离的氘灯的光(激 发光)照射到材料上，使用静电计来测量光电子释放，并使用外推法由所 得光电子释放的辐射光子能量曲线计算光电子释放的阈值。使用大气紫外 光电子光谱仪AC-3(RIKEN KEIKI LTD.CO的产品)作为测量装置。
在本说明书的一个实施方案中，满足式1的化合物的电子迁移率在 0.1MV/cm的电场条件下为10-7cm2/Vs或更大。在本说明书的一个实施 方案中，满足式1的化合物的电子迁移率在0.1MV/cm的电场条件下大 于或等于10-7cm2/Vs且小于或等于102cm2/Vs。
在本说明书的一个实施方案中，满足式1的化合物的空穴迁移率在 0.1MV/cm的电场条件下为10-7cm2/Vs或更大。在本说明书的一个实施 方案中，满足式1的化合物的空穴迁移率在0.1MV/cm的电场条件下大 于或等于10-7cm2/Vs且小于或等于102cm2/Vs。
根据本说明书的一个实施方案，当满足式1的化合物的电子迁移率和 /或满足式1的化合物的空穴迁移率满足上述范围时，由于传输到发光层 的空穴和/或电子的量是合适的并且激子形成的位置易于控制在发光层 中，发光效率优异。
电子迁移率和空穴迁移率可以使用本领域中使用的方法来测量。特别 地，可以使用飞行时间(time of flight，TOF)方法或空间电荷限制电流 (space charge limitedcurrent，SCLC)方法，然而，方法不限于此。
在本说明书中，空穴迁移率可以使用本领域中使用的方法来测量。特 别地，可以使用飞行时间(TOF)方法或空间电荷限制电流(SCLC)方 法，然而，方法不限于此。
在本说明书的一个实施方案中，使用飞行时间(TOF)方法测量的由 式1表示的化合物的电荷迁移率为10-7cm2/Vs或更大。
在本说明书中，电荷迁移率可以在1000nm或更大的材料的膜厚度 下测量以测量空间电荷限制电流(SCLC)。
具体地，在本说明书的一个实施方案中，通过在真空下加热来将红菲 绕啉和喹啉锂(2％)沉积在ITO基底上至100nm的厚度，然后将满足 式1的化合物沉积至200nm的厚度。在该层上，再次沉积红菲绕啉和喹 啉锂(2％)至100nm的厚度，然后沉积铝至100nm或更大的厚度，结 果制备了样品。空间电荷限制电流(SCLC)区域中的电子迁移率可以通 过测量样品的相对于电压的电流密度(mA/cm2)来计算。
此外，在通过在真空下加热将六腈六氮杂三亚苯沉积在ITO基底上 至5nm的厚度之后，将满足式1的化合物沉积至200nm的厚度，然后 沉积铝至100nm或更大的厚度以制备样品。空间电荷限制电流(SCLC) 区域中的空穴迁移率可以通过测量样品的相对于电压的电流密度 (mA/cm2)来计算。
在本说明书的一个实施方案中，包含满足式1的化合物的有机材料层 是电子传输层、电子注入层或同时进行电子传输和电子注入的层。
根据本说明书的一个实施方案，包含满足式1的化合物的有机材料层 是电子传输层。
根据本说明书的另一个实施方案，包含满足式1的化合物的有机材料 层是电子注入和电子传输层。特别地，当根据本说明书的一个实施方案在 有机发光二极管中不设置电子注入层时，包含满足式1的化合物的有机材 料层可以同时执行电子注入层和电子传输层的作用。
此外，根据本说明书的另一个实施方案，有机发光二极管可以在阴极 和发光层之间仅包括包含满足式1的化合物的有机材料层。在另一个实施 方案中，有机发光二极管还可以在阴极和包含满足式1的化合物的有机材 料层之间，或者在发光层和包含满足式1的化合物的有机材料层之间包括 另外的有机材料层。
在本说明书的一个实施方案中，包含满足式1的化合物的有机材料层 被设置成邻接发光层。在这种情况下，可以更有效地控制从阴极传输到发 光层的电子。特别地，在本说明书的一个实施方案中，设置成邻接包含满 足式1的化合物的有机材料层的发光层包括550nm或更小的光发射谱的 峰值波长。
在本说明书的一个实施方案中，有机发光二极管可以包括两个或更多 个发光层。在这种情况下，与包含满足式1的化合物的有机材料层最邻近 的发光层包括550nm或更小的光发射谱的峰值波长，并且其余的发光层 可以包括其他峰值波长。
在本说明书中，最邻近的发光层意指多个发光层中物理上最接近包含 满足式1的化合物的有机材料层的发光层，并且可不仅意指设置成与包含 满足式1的化合物的有机材料层相接触的发光层，而且还意指在包含满足 式1的化合物的有机材料层和发光层之间包括另外的有机材料层的情况。
在本说明书中，有机发光二极管优选地包括两个或更多个发光层，并 且设置成邻接包含满足式1的化合物的有机材料层的发光层包括550nm 或更小的光发射谱的峰值波长。
本说明书中的取代基的实例在下文进行描述，然而取代基不限于此。
术语“取代”意指化合物中与碳原子结合的氢原子变为另一取代基， 并且取代的位置不受限制，只要其为氢原子被取代的位置(即，取代基可 进行取代的位置)即可，并且当两个或更多个取代基进行取代时，这两个 或更多个取代基可彼此相同或不同。
本说明书中的术语“经取代或未经取代的”意指经选自以下的一个、 两个或更多个取代基取代：氘、卤素基团、腈基、硝基、酰亚胺基、酰胺 基、羟基、经取代或未经取代的烷基、经取代或未经取代的环烷基、经取 代或未经取代的烷氧基、经取代或未经取代的烯基、经取代或未经取代的 胺基、经取代或未经取代的芳基、以及经取代或未经取代的杂环基，或者 经连接以上所举例取代基中两个或更多个取代基的取代基取代，或者不具 有取代基。例如，“连接两个或更多个取代基的取代基”可包括联苯基。 换言之，联苯基可解释为芳基，或者解释为连接两个苯基的取代基。
本说明书中的有机基团可以包括烷基、烯基、环烷基、环烯基、芳基、 芳烷基等。该有机基团可以在有机基团中包含除烃基之外的键或取代基， 例如杂原子。此外，有机基团可以具有直链形式、支链形式或环状形式中 的任一种。
本说明书中的一价有机基团意指在有机化合物中具有一个结合位点 的一价基团。
此外，有机基团可以形成环状结构，并且可以形成包含杂原子的键， 只要其不损害本发明的效果即可。
特别地，可以包括包含例如氧原子、氮原子和硅原子的杂原子的键。 作为具体实例，可以包括氰基键、醚键、硫醚键、羰基键、硫代羰基键、 酯键、酰胺键、氨酯键、亚氨基键(-N＝C(-A)-、-C(＝NA)-：A表示氢原 子或有机基团)、碳酸酯/盐键、磺酰基键、亚磺酰基键、偶氮键等，然而， 实例不限于此。
环状结构可以包括上述芳香族环、脂肪族环等，并且可以是单环或多 环的。
在本说明书中，烷基可以是直链或支链的，并且碳原子数没有特别限 制，但优选为1至50。其具体实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁 基、叔丁基、戊基、己基、庚基等，但不限于此。
在本说明书中，烯基可以是直链或支链的，并且尽管不特别限于此， 但碳原子数优选为2至40。其具体实例包括乙烯基、1-丙烯基、异丙烯基、 1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、3-甲基 -1-丁烯基、1，3-丁二烯基、烯丙基、1-苯基乙烯基-1-基、2-苯基乙烯基-1- 基、2，2-二苯基乙烯基-1-基、2-苯基-2-(萘基-1-基)乙烯基-1-基、2，2-双(二 苯基-1-基)乙烯基-1-基、
基、苯乙烯基等，但不限于此。
在本说明书中，环烷基没有特别限制，但优选具有3至60个碳原子， 并且特别地包括环戊基、环己基等。然而，实例不限于此。
在本说明书中，胺基可以选自-NH2、烷基胺基、芳烷基胺基、芳基 胺基和杂芳基胺基，并且尽管不特别限于此，但碳原子数优选为1至30。 胺基的具体实例包括甲基胺基、二甲基胺基、乙基胺基、二乙基胺基、苯 基胺基、萘基胺基、联苯基胺基、蒽基胺基、9-甲基-蒽基胺基、二苯基 胺基、苯基萘基胺基、二甲苯基胺基、苯基甲苯基胺基、三苯基胺基等， 但不限于此。
当芳基为单环芳基时，碳原子数没有特别限制，但优选为6至25。 单环芳基的具体实例可包括苯基、联苯基、三联苯基等，但不限于此。
当芳基为多环芳基时，碳原子数没有特别限制，但优选为10至24。 多环芳基的具体实例可以包括萘基、三亚苯基、蒽基、菲基、芘基、苝基、 
基
芴基等，但不限于此。
在本说明书中，芴基可被取代，并且相邻的取代基可彼此结合形成环。
当芴基被取代时，可以包括
然而，结构不限于此。
在本说明书中，杂环基是包含一个或更多个不是碳的原子(即杂原子) 的基团，并且具体地，杂原子可以包括选自O、N、Se、S等的一个或更 多个原子。碳原子数没有特别限制，但优选为2至60。杂环基的实例包 括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、
唑基、
二唑基、吡啶 基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、三唑基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹 啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡 嗪并吡嗪基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并
唑基、苯并咪唑基、苯 并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、菲咯 啉基、噻唑基、异
唑基、
二唑基、噻二唑基、苯并噻唑基、吩噻嗪基、 二苯并呋喃基等，但不限于此。
杂环基可以是单环或多环的，并且可以是芳香族、脂肪族、或者芳香 和脂肪族的稠环。
在本说明书中，亚芳基意指具有两个结合位点的芳基，即，二价基团。 芳基的上述描述可适用，不同之处在于这些为二价基团。
本说明书中的烃环可以是脂肪族、芳香族、或者脂肪族和芳香族的稠 环，并且可以选自除非一价的那些之外的环烷基或芳基的实例。杂环可以 是脂肪族、芳香族、或者脂肪族和芳香族的稠环，并且可以选自除非一价 的那些之外的杂环基的实例。
在本说明书的一个实施方案中，满足式1的化合物至少包含含氮杂环 基。
本说明书的含氮杂环基可以在满足式1的化合物中起n型结构的作 用。
本说明书中的含氮杂环基可以是5元环或6元环，并且包含5元环或 6元环的环可以是单环或多环的。
在本说明书的一个实施方案中，含氮杂环基具有以下结构中的任一 者。
X1至X3各自为N或CR，
R为一价有机基团，并且
烃环或杂环可以与上述结构稠合。
在本说明书中，稠合的烃环或杂环可意指，烃环或杂环与上述结构结 合形成多环。
在本说明书的一个实施方案中，含氮杂环基具有以下结构中的任一 者。
所述结构可以未经取代或者经选自氘、经取代或未经取代的烷基、经 取代或未经取代的芳基、以及经取代或未经取代的杂环基的一个、两个或 更多个取代基取代。
在本说明书的一个实施方案中，满足式1的化合物具有p型结构。本 说明书中的p型结构意指容易被氧化且当被氧化时电化学稳定的取代基， 并且可意指氧化供体。
在本说明书的一个实施方案中，p型结构为以下结构中的任一者。
所述结构可以未经取代或者经选自氘、经取代或未经取代的烷基、经 取代或未经取代的芳基、以及经取代或未经取代的杂环基的一个、两个或 更多个取代基取代。
在本说明书中，具有含氮杂环基或p型结构的满足式1的化合物的含 义不仅包括作为化合物结构中的核心结构包含在内的情况，而且还包括作 为取代基包含在内的情况。
在本说明书的一个实施方案中，满足式1的化合物由以下化学式1 表示。
[化学式1]
Het-L-D1
在化学式1中，
Het是经取代或未经取代的含氮杂环基；
L是直接键、经取代或未经取代的亚芳基、或者经取代或未经取代的 杂环基；并且
D1是经取代或未经取代的p型结构。
化学式1中的含氮杂环基和p型结构可以与上文所述的那些相同。
在本说明书中，含氮杂环在满足式1的化合物中起n型结构的作用， 并且通过与p型结构连接可提供双极型结构。因此，根据本说明书的一个 实施方案设置在阴极和发光层之间的化合物是双极型的，并且由于该化合 物在氧化态和还原态下都稳定而具有优异的发光效率。
在本说明书的一个实施方案中，L是直接键、经取代或未经取代的亚 苯基、经取代或未经取代的亚联苯基、经取代或未经取代的亚三联苯基、 或者经取代或未经取代的亚萘基。
在本说明书的一个实施方案中，L是直接键。
在另一个实施方案中，L是经取代或未经取代的亚苯基。
在另一个实施方案中，L是亚苯基。
在本说明书的一个实施方案中，L是1，3-亚苯基。
在另一个实施方案中，L是1，4-亚苯基。
在本说明书的一个实施方案中，L是经杂环基取代的亚苯基。
在本说明书的一个实施方案中，L是经含氮杂环基取代的亚苯基。
在一个实施方案中，L是经咔唑基取代的亚苯基。
在另一个实施方案中，L是经取代或未经取代的亚联苯基。
在本说明书的一个实施方案中，L是亚联苯基。
在本说明书的一个实施方案中，L是经取代或未经取代的亚三联苯 基。
在另一个实施方案中，L是亚三联苯基。
在本说明书的一个实施方案中，L是经取代或未经取代的亚萘基。
在一个实施方案中，L是亚萘基。
在本说明书的一个实施方案中，L是1，2-亚萘基。
在另一个实施方案中，Het未经取代或者经选自氘、经取代或未经取 代的烷基、经取代或未经取代的芳基、以及经取代或未经取代的杂环基的 一个、两个或更多个取代基取代。
在本说明书的一个实施方案中，Het未经取代或者经选自以下的一 个、两个或更多个取代基取代：氰基、经取代或未经取代的甲基、经取代 或未经取代的苯基、经取代或未经取代的联苯基、经取代或未经取代的萘 基、经取代或未经取代的芴基、经取代或未经取代的咔唑基、经取代或未 经取代的二苯并噻吩基、以及经取代或未经取代的二苯并呋喃基。
在本说明书的一个实施方案中，Het未经取代或者经选自以下的一 个、两个或更多个取代基取代：氰基、甲基、苯基、经咔唑基取代的苯基、 联苯基、经苯基取代的芴基、经被二苯并噻吩基取代的吡啶基取代的萘基、 经被二苯并呋喃基取代的吡啶基取代的萘基、经被二苯并噻吩基取代的嘧 啶基取代的萘基、咔唑基、二苯并噻吩基、以及二苯并呋喃基。
在另一个实施方案中，D1未经取代或者经选自氘、经取代或未经取 代的烷基、经取代或未经取代的芳基、以及经取代或未经取代的杂环基的 一个、两个或更多个取代基取代。
在本说明书的一个实施方案中，D1未经取代或者经选自氘、经取代 或未经取代的甲基、以及经取代或未经取代的苯基的一个、两个或更多个 取代基取代。
在另一个实施方案中，D1未经取代或者经选自以下的一个、两个或 更多个取代基取代：氘、甲基、苯基、经被芳基取代的三嗪基取代的苯基、 经被芳基取代的嘧啶基取代的苯基、以及经被烷基取代的咪唑基取代的苯 基。
在本说明书的一个实施方案中，D1未经取代或者经选自以下的一个、 两个或更多个取代基取代：氘、甲基、苯基、经被苯基取代的三嗪基取代 的苯基、经被苯基取代的嘧啶基取代的苯基、以及经被甲基取代的咪唑基 取代的苯基。
在本说明书的一个实施方案中，满足式1的化合物由以下化合物1 至100中的任一者表示。
本说明书的有机发光二极管可使用本领域中已知的材料和方法制造， 不同之处在于有机发光二极管包括包含上述满足式1的化合物的有机材 料层。
例如，本说明书的有机发光二极管可通过在基底上连续层压阳极、有 机材料层和阴极来制造。在本文中，本说明书的有机发光二极管可如下制 造：通过使用物理气相沉积(PVD)法(例如溅射法或电子束蒸发法)使 具有导电性的金属或金属氧化物或者其合金沉积在基底上来形成阳极，在 其上形成包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输 层和电子注入层的有机材料层，然后在其上沉积能够用作阴极的材料。除 上述方法之外，有机发光二极管还可通过使阴极材料、有机材料层和阳极 材料连续沉积在基底上来制造。除上述方法之外，有机发光二极管还可通 过使阳极材料、有机材料层和阴极材料连续沉积在基底上来制造。
本说明书的有机发光二极管的有机材料层可以以其中层压一个或更 多个有机材料层的多层结构形成。
在本说明书的一个实施方案中，有机发光二极管还可包括选自以下的 一个、两个或更多个层：空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注 入层、电子阻挡层和空穴阻挡层。
例如，本说明书的有机发光二极管的结构可包括如图1中所示的结 构，但所述结构不限于此。
图1示出了其中阳极(201)、空穴传输层(301)、发光层(401)、电 子传输层(501)和阴极(601)连续层压在基底(101)上的有机发光二 极管的结构。在图1中，电子传输层(501)包含满足式1的化合物。
图1示出了根据本说明书的一个实施方案的举例说明性结构，并且还 可以包括其他有机材料层。
当有机发光二极管包括多个有机材料层时，有机材料层可以用相同的 材料或不同的材料形成。
作为阳极材料，通常优选的是具有大功函的材料，使得向有机材料层 的空穴注入平稳。本发明中能够使用的阳极材料的具体实例包括：金属， 例如钒、铬、铜、锌和金，或者其合金；金属氧化物，例如氧化锌、氧化 铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)；金属和氧化物的组合，例如 ZnO:Al或SnO2:Sb；导电聚合物，例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2- 二氧基)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺，等等，但不限于此。
作为阴极材料，通常优选的是具有小功函的材料，使得向有机材料层 的电子注入平稳。阴极材料的具体实例包括金属，例如镁、钙、钠、钾、 钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅，或者其合金；多层结构材料，例 如LiF/Al或LiO2/Al，等等，但不限于此。
空穴注入层是从电极注入空穴的层，并且空穴注入材料优选为这样的 化合物：其具有传输空穴的能力，因此在阳极中具有空穴注入作用，对发 光层或发光材料具有优异的空穴注入作用，防止在发光层中产生的激子移 动至电子注入层或电子注入材料，并且此外具有优异的薄膜形成能力。空 穴注入材料的最高占据分子轨道(HOMO)优选地介于阳极材料的功函 和周围有机材料层的HOMO之间。空穴注入材料的具体实例包括金属卟 啉、低聚噻吩、芳胺类有机材料、六腈六氮杂三亚苯类有机材料、喹吖啶 酮类有机材料、苝类有机材料、蒽醌、以及聚苯胺和聚噻吩类导电聚合物 等，但不限于此。
空穴传输层是从空穴注入层接收空穴并将空穴传输至发光层的层，并 且作为空穴传输材料，能够从阳极或空穴注入层接收空穴，将空穴移动至 发光层，并对空穴具有高迁移率的材料是合适的。其具体实例包括芳胺类 有机材料、导电聚合物、同时具有共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物等， 但不限于此。
发光材料是能够通过分别从空穴传输层和电子传输层接收空穴和电 子并使空穴与电子结合而在可见光区内发光的材料，并且优选为对荧光或 磷光具有有利量子效率的材料。其具体实例包括8-羟基喹啉铝配合物 (Alq3)；咔唑类化合物；二聚苯乙烯基化合物；BAlq；10-羟基苯并喹啉 金属化合物；苯并
唑、苯并噻唑和苯并咪唑类化合物；聚(对苯乙炔) (PPV)类聚合物；螺环化合物；聚芴、红荧烯，等等，但不限于此。
发光层可包含主体材料和掺杂剂材料。主体材料包括稠合芳香环衍生 物、含杂环的化合物等。具体地，稠合芳香环衍生物包括蒽衍生物、芘衍 生物、萘衍生物、并五苯衍生物、菲化合物、荧蒽化合物等，并且含杂环 的化合物包括咔唑衍生物、二苯并呋喃衍生物、梯型呋喃化合物、嘧啶衍 生物等，但材料不限于此。
在荧光发光层中，作为主体材料，一种、两种或更多种选自二苯乙烯 基亚芳(DSA)、二苯乙烯基亚芳衍生物、二苯乙烯基苯(DSB)、二苯乙 烯基苯衍生物、4，4′-双(2，2′-二苯基乙烯基)-1，1′-联苯(DPVBi)、DPVBi 衍生物、螺-DPVBi和螺-联六苯(螺-6P)。
在荧光发光层中，作为掺杂剂材料，一种、两种或更多种选自苯乙烯 胺类、苝类和二苯乙烯基联苯(DSBP)类。
电子注入层是从电极注入电子的层，并且电子注入材料优选为这样的 化合物，其具有传输电子的能力，具有从阴极的电子注入作用并且对发光 层或发光材料具有优异的电子注入作用，防止在发光层中产生的激子移动 至空穴注入层，并且此外还具有优异的薄膜形成能力。其具体实例包括芴 酮、蒽醌二甲烷、二酚醌、噻喃二氧化物、
唑、
二唑、三唑、咪唑、 苝四羧酸、亚芴基甲烷、蒽酮等及其衍生物，金属配合物化合物，含氮5 元环衍生物，等等，但不限于此。
金属配合物化合物可包括8-羟基喹啉锂、双(8-羟基喹啉)锌、双(8-羟 基喹啉)铜、双(8-羟基喹啉)锰、三(8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉) 铝、三(8-羟基喹啉)镓、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍、双(10-羟基苯并[h]喹 啉)锌、双(2-甲基-8-喹啉)氯镓、双(2-甲基-8-喹啉)(邻甲酚)镓、双(2-甲基 -8-喹啉)(1-萘酚)铝、双(2-甲基-8-喹啉)(2-萘酚)镓等，但不限于此。
空穴阻挡层是阻挡空穴到达阴极的层，并且一般可在与空穴注入层相 同的条件下形成。其具体实例包括
二唑衍生物或三唑衍生物、菲咯啉衍 生物、BCP、铝配合物等，但不限于此。
根据所使用的材料，根据本说明书的有机发光二极管可为顶部发光 型、底部发光型或双发光型。
此外，根据本说明书的有机发光二极管可为其中下电极是阳极且上电 极是阴极的常规型，或者为其中下电极是阴极且上电极是阳极的倒置型。
根据本说明书一个实施方案的结构还可用于使用与有机发光二极管 所应用的原理类似的原理的有机电子器件，包括有机太阳能电池、有机光 电导体、有机晶体管等。
具体实施例
下文中，将参照实施例对本说明书进行详细说明。然而，根据本说明 书的实施例可以被修改为多种其他形式，并且本说明书的范围不被解释为 限于以下所述的实施例。提供本说明书的实施例以便向本领域技术人员更 完整地描述本说明书。
实验例1
由化合物1至100表示的化合物的式1的值示于下表1中。
在式1中，分子结构的优化和每种能量的计算用BIOVIA(先前的 Accelrys)的量子化学计算程序Dmol3使用BPW91函数和dnd基函数通 过密度泛函理论(DFT)来进行。
[表1]
| 化合物1 | 化合物2 | 化合物3 | 化合物4 |
| 0.14 | 0.16 | 0.2 | 0.07 |
| 化合物6 | 化合物13 | 化合物25 | 化合物32 |
| 0.14 | 0.1 | 0.02 | 0.04 |
| 化合物33 | 化合物34 | 化合物35 | 化合物37 |
| 0.13 | 0.08 | 0.14 | 0.08 |
| 化合物38 | 化合物39 | 化合物40 | 化合物41 |
| 0.11 | 0.07 | 0.1 | 0.12 |
| 化合物42 | 化合物44 | 化合物45 | 化合物46 |
| 0.15 | 0.1 | 0.09 | 0.1 |
| 化合物47 | 化合物48 | 化合物49 | 化合物50 |
| 0.1 | 0.14 | 0.12 | 0.11 |
| 化合物51 | 化合物52 | 化合物53 | 化合物54 |
| 0.16 | 0.08 | 0.1 | 0.09 |
| 化合物55 | 化合物56 | 化合物57 | 化合物61 |
| 0.12 | 0.13 | 0.23 | 0.17 |
| 化合物62 | 化合物63 | 化合物64 | 化合物65 |
| 0.07 | 0.12 | 0.1 | 0.06 |
| 化合物66 | 化合物67 | 化合物68 | 化合物69 |
| 0.1 | 0.1 | 0.17 | 0.04 |
| 化合物70 | 化合物71 | 化合物72 | 化合物73 |
| 0.2 | 0.13 | 0.09 | 0.21 |
| 化合物74 | 化合物75 | 化合物76 | 化合物77 |
| 0.26 | 0.18 | 0.18 | 0.07 |
| 化合物78 | 化合物79 | 化合物81 | 化合物86 |
| 0.17 | 0.09 | 0.1 | 0.05 |
| 化合物87 | 化合物88 | 化合物89 | 化合物90 |
| 0.22 | 0.18 | 0.14 | 0.09 |
| 化合物91 | 化合物92 | 化合物93 | 化合物94 |
| 0.11 | 0.09 | 0.23 | 0.1 |
| 化合物95 | 化合物100 | ||
| 0.12 | 0.17 |
<实施例>
<实施例1>有机发光二极管的制造
将其上涂覆氧化铟锡(ITO)作为薄膜至
的厚度的玻璃基底 (康宁7059玻璃)置于溶解有洗涤剂的蒸馏水中，并超声清洗。在此， 使用Fischer Co.的产品作为洗涤剂，并且作为蒸馏水，使用经由Millipore Co.制造的过滤器过滤两次的蒸馏水。在将ITO清洗30分钟之后，使用 蒸馏水重复两次超声清洗10分钟。在使用蒸馏水的清洗完成之后，用溶 剂例如异丙醇、丙酮和甲醇对基底进行超声清洗，并进行干燥，然后将其 转移至等离子体清洗机。此外，使用氧等离子体干洗基底5分钟，然后将 其转移至真空沉积器。
在如上制备的透明ITO电极上，热真空沉积六腈六氮杂三亚苯(以 下称为HAT)(以下化学式的化合物)至
的厚度以形成薄膜。该薄 膜能够增强基底和空穴注入层之间的界面特性。随后，通过在薄膜上沉积 以下化学式HT-1的化合物至
的厚度来形成空穴传输层，并通过在 其上沉积以下EB-1的化合物至
的厚度来形成电子阻挡层。分别作 为发光层的主体和掺杂剂，在其上真空沉积以下H1的化合物和以下D1 的化合物至
的厚度。在发光层上通过以1∶1的重量比真空沉积化合 物2的电子传输层材料和喹啉锂(LiQ)来形成电子注入和传输层至
的厚度。在电子传输层上通过以连续顺序沉积氟化锂(LiF)至
的厚 度和铝至
均厚度来形成阴极。
在上述过程中，使有机材料的沉积速率维持在
至
此外，使阴极的氟化锂和铝的沉积速率分别维持在
和
至 
使沉积时的真空度维持在1×10-7至3×10-7。
<实施例2>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物13代替化合物2。
<实施例3>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物25代替化合物2。
<实施例4>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物35代替化合物2。
<实施例5>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物37代替化合物2。
<实施例6>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物38代替化合物2。
<实施例7>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物39代替化合物2。
<实施例8>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物41代替化合物2。
<实施例9>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物42代替化合物2。
<实施例10>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物44代替化合物2。
<实施例11>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物48代替化合物2。
<实施例12>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物52代替化合物2。
<实施例13>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物55代替化合物2。
<实施例14>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物56代替化合物2。
<实施例15>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物57代替化合物2。
<实施例16>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物61代替化合物2。
<实施例17>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物69代替化合物2。
<实施例18>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物94代替化合物2。
<实施例19>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物100代替化合物2。
<比较例1>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-1代替化合物2。
[化学式ET-1]
λ--λ+＝-0.01
<比较例2>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-2代替化合物2。
[化学式ET-2]
λ--λ+＝-0.07
<比较例3>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-3代替化合物2。
[化学式ET-3]
λ--λ+＝-0.01
<比较例4>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-4代替化合物2。
[化学式ET-4]
λ--λ+＝-0.02
<比较例5>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-5代替化合物2。
[化学式ET-5]
λ--λ+＝-0.08
<比较例6>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-6代替化合物2。
[化学式ET-6]
λ--λ+＝-0.04
<比较例7>有机发光二极管的制造
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-7代替化合物2。
[化学式ET-7]
λ--λ＋＝-0.04
<比较例8>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-8代替化合物2。
[化学式ET-8]
λ--λ＋＝0.35
<比较例9>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-9代替化合物2。
[化学式ET-9]
λ--λ+＝0.36
<比较例10>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-10代替化合物2。
[化学式ET-10]
λ--λ＋＝-0.08
<比较例11>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-11代替化合物2。
[化学式ET-11]
λ--λ+＝-0.1
<比较例12>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-12代替化合物2。
[化学式ET-12]
λ--λ+＝0.46
<比较例13>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-13代替化合物2。
[化学式ET-13]
λ--λ+＝0.45
<比较例14>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-14代替化合物2。
[化学式ET-14]
λ--λ＋＝-0.01
<比较例15>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-15代替化合物2。
[化学式ET-15]
λ--λ+＝-0.01
<比较例16>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 以下化学式ET-16代替化合物2。
[化学式ET-16]
λ--λ+＝-0.02
<比较例17>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物2代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例18>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物13代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例19>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物35代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例20>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物39代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例21>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物56代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例22>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物57代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例23>
有机发光二极管以与实施例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物61代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例24>
有机发光二极管以与比较例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物2代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例25>
有机发光二极管以与比较例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物13代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例26>
有机发光二极管以与比较例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物35代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例27>
有机发光二极管以与比较例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物39代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例28>
有机发光二极管以与比较例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物56代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例29>
有机发光二极管以与比较例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物57代替化学式H1作为发光层的主体材料。
<比较例30>
有机发光二极管以与比较例1中相同的方式制造，不同之处在于使用 化合物61代替化学式H1作为发光层的主体材料。
对于使用上述方法制造的有机发光二极管，测量在电流密度为10 mA/cm2时的驱动电压和发光效率，并且测量在电流密度为20mA/cm2时 亮度变为其初始亮度的98％的时间(LT98)。结果示于下表2中。
[表2]
根据本说明书的一个实施方案，化学式1的化合物中包含的双极型化 合物在氧化态和还原态下稳定，并且因此在有机发光二极管中可以预期优 异的效率。然而，即使对于化学式1中包含的化合物，发出荧光的有机发 光二极管，特别是包括发出蓝色荧光的发光层的有机发光二极管需要额外 满足式1。
如表2的实施例1至19和比较例1至16的结果所见，可以确定，即 使对于在由化学式1表示的化合物的范围内的那些，与不满足式1的值的 化合物相比，满足式1的值的化合物在相同或类似色坐标范围内提供低驱 动电压和高电流效率，并且特别地提供具有长寿命的有机发光二极管。
此外，对于比较例17至30的结果，可以确定，当将满足式1的化合 物设置在阴极和发光层之间时，该化合物在有机发光二极管中表现出电 压、效率和/或寿命方面的效果。
这归因于以下事实：当式1的值大于0eV时，通过使用分子本身具 有的电荷位垒来控制从阴极传输到发光层的电子量，在不具有空穴阻挡层 下，有机发光二极管的效率增加；然而，当式1的值大于3eV时，在从 阴极的电子传输中需克服的能垒变得太高，导致传输到发光层的电子量变 得太小，并且这降低通过空穴-电子对的相遇而获得的激子形成，从而降 低有机发光二极管的效率。
因此，当在发光层和阴极之间设置包含根据本说明书一个实施方案的 满足式1的化合物的有机材料层时，可以提供具有高效率和/或长寿命的 有机发光二极管。
Claims (10)
1.一种有机发光二极管，包括：
阳极；
阴极；
设置在所述阳极和所述阴极之间的发光层；以及
设置在所述阴极和所述发光层之间的有机材料层，
其中所述发光层包含荧光掺杂剂；并且
设置在所述阴极和所述发光层之间的所述有机材料层包含满足下式1的化合物：
[式1]
OeV<λ_-λ+<0.3eV
其中，在式1中，
λ-意指阴离子自由基的重取向能量值；并且
λ+意指阳离子自由基的重取向能量值，
其中满足式1的所述化合物由以下化合物中的任一者表示：
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中满足式1的所述化合物的电离电位值大于或等于5.5eV且小于6.5eV。
3.根据权利要求1所述的有机发光二极管，满足下式2：
[式2]
|ΔIP|＜0.5eV
其中，在式2中，
ΔIP意指满足式1的所述化合物的电离电位值与所述发光层的主体材料的电离电位值之间的差值。
4.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中满足式1的所述化合物的电子迁移率在0.1MV/cm的电场条件下为10-7cm2/Vs或更大。
5.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中满足式1的所述化合物的空穴迁移率在0.1MV/cm的电场条件下为10-7cm2/Vs或更大。
6.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其发出蓝色荧光。
7.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中所述发光层包括550nm或更小的光发射谱的峰值波长。
8.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中包含满足式1的所述化合物的所述有机材料层是电子传输层、电子注入层或同时进行电子传输和电子注入的层。
9.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中包含满足式1的所述化合物的所述有机材料层被设置成邻接所述发光层。
10.根据权利要求1所述的有机发光二极管，还包括选自空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层、电子阻挡层和空穴阻挡层的一个、两个或更多个层。
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