CN107534094A - 有机发光器件 - Google Patents

Abstract

本说明书涉及有机发光器件，所述有机发光器件包括：阳极；设置成面对所述阳极的阴极；设置在所述阳极与所述阴极之间的发光层，其中所述有机发光器件包括设置在所述阴极与所述发光层之间的电子传输层，所述电子传输层包括第一电子传输层和第二电子传输层，第一电子传输层设置为邻接所述发光层，并且所述第一电子传输层的重组能等于或小于所述发光层与所述第一电子传输层之间的LUMO能量差。

Description

有机发光器件

技术领域

本申请要求于2016年3月21日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0033512号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本说明书涉及有机发光器件。

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。当在正电极与负电极之间布置有机材料层时，如果通过两个电极在特定有机分子的内部之间施加电压，则电子和空穴分别从负电极和正电极注入有机材料层。注入到有机材料层中的电子和空穴再结合以形成激子，并且激子再次落入基态时发光。利用该原理的有机发光器件可通常包括阳极、阴极和布置在其间的有机材料层，例如包括空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层的有机材料层。

有机发光器件意指利用电致发光现象(当电流流经发光有机化合物时发光)的自发光型器件，其作为多个工业领域(例如显示和照明)的下一代材料而受到关注。

需要开发通过降低有机发光器件的驱动电压来增加有机发光器件的发光效率的技术。

[引用列表]

[专利文献]

韩国专利申请公开第2007-0076521号

发明内容

技术问题

本说明书提供了有机发光器件。

技术方案

本说明书的一个示例性实施方案提供了有机发光器件，其包括：阳极；设置成面对阳极的阴极；设置在阳极与阴极之间的发光层；和设置在阴极与发光层之间的电子传输层，其中所述电子传输层包括第一电子传输层和第二电子传输层，第一电子传输层设置成与发光层接触，以及第一电子传输层的重组能等于或小于发光层与第一电子传输层之间的LUMO能量差。

此外，本说明书的一个示例性实施方案提供了包括上述有机发光器件的显示装置。

本说明书的一个示例性实施方案提供了包括所述有机发光器件的照明装置。

有益效果

根据本说明书的一个示例性实施方案的有机发光器件可通过降低在电子从第一电子传输层移动至发光层时极化子结合能对势垒的贡献程度来实现有机发光器件的低电压和高效率。

附图说明

图1示出根据本说明书的一个示例性实施方案的有机发光器件的层合结构的实例。

[附图标记]

1：基底

2：阳极

3：发光层

4：第一电子传输层

5：第二电子传输层

6：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，当一个构件被布置在另一构件“上”时，这不仅包括其中使一个构件接触另一构件的情况，而且包括其中这两个构件之间存在又一构件的情况。

在本说明书中，当一个部件“包括”一个构成元件时，除非另有明确描述，否则这不意指排除另一构成元件，而是意指还可包括另一构成元件。

本说明书的一个示例性实施方案提供了有机发光器件，其包括：阳极；设置成面对阳极的阴极；设置在阳极与阴极之间的发光层；和设置在阴极与发光层之间的电子传输层，其中所述电子传输层包括第一电子传输层和第二电子传输层，第一电子传输层设置成与发光层接触，以及第一电子传输层的重组能等于或小于发光层与第一电子传输层之间的LUMO能量差。

当第一电子传输层的重组能等于或小于发光层与第一电子传输层之间的LUMO能量差时，由于LUMO能量差，电子感受到的额外势垒避开了极化子结合能在第一电子传输层中施加的影响，从而实现有机发光器件的低电压和高效率。

在本说明书中，重组能意指由极化子结合能(E_pol＝λ/2)引起的电子的稳定化能量，并且由于电子的能量被稳定化，电子在移动至相邻层时感受到的势垒可能增加。

在本说明书中，重组能意指电子的重组能。

在本说明书中，电子的重组能可通过以下方程式1来获得。

[方程式1]

在方程式1中，

λ是重组能，以及

意指在几何结构经阴离子或中性电荷优化的结构中电荷为X或X-的能量。

在本说明书中，通过使用Dmol3(其为由Accelrys Software Inc.制作的量子化学计算程序)借助于密度泛函理论(DFT)利用BPW91泛函和dnd基函数来获得分子结构的优化和在计算重组能时各能量的计算。

根据本说明书的一个示例性实施方案，第一电子传输层的重组能相对于发光层与第一电子传输层之间的LUMO能量差大于0且为1或更小。在这种情况下，可通过降低在电子从第一电子传输层移动至发光层时极化子结合能对势垒的贡献程度来实现有机发光器件的低电压和高效率。

例如，当发光层与第一电子传输层之间的LUMO能量差为0.1eV时，第一电子传输层的重组能为0.1eV或更小。

在本说明书中，可通过使用作为电化学方法的循环伏安法(CV)以及光谱法(紫外-可见光谱和光电子光谱(PS))来测量LUMO能级。

根据本说明书的一个示例性实施方案，第二电子传输层设置成与第一电子传输层接触。

此外，根据本说明书的一个示例性实施方案，包括设置在阴极与第二电子传输层之间的电子注入层。

此外，根据本说明书的一个示例性实施方案，第二电子传输层的LUMO能量值为2eV至5eV。当第二电子传输层的LUMO能量值满足该范围时，存在以下优点：通过降低从电子注入层注入的电子移动至第二电子传输层的势垒能量，电子(从电子注入层注入的电子)的迁移率优异。

根据本说明书的一个示例性实施方案，第一电子传输层包含以下化合物中的任一种或更多种，但不限于此。

根据本说明书的一个示例性实施方案，可使用本领域已知的材料，只要用作第二电子传输层的材料为LUMO能量值在2eV至5eV的范围内的材料即可。

根据本说明书的一个示例性实施方案，第一电子传输层的厚度为5nm至10nm。当第一电子传输层的厚度满足该范围时，可通过促进第一电子传输层中的电荷移动来实现有机发光器件的低电压和高效率。

根据本说明书的一个示例性实施方案，有机发光器件还可包括选自以下的一者或更多者：空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层。

本说明书的有机发光器件包括设置在阴极与发光层之间的电子传输层，所述电子传输层包括第一电子传输层和第二电子传输层，并且所述有机发光器件可通过使用本领域已知的材料和方法来制造，不同之处在于，第一电子传输层的重组能等于或小于发光层与第一电子传输层之间的LUMO能量差。

例如，本说明书的有机发光器件可通过在基底上依次堆叠阳极、发光层、第一电子传输层、第二电子传输层和阴极来制造。在这种情况下，有机发光器件可通过以下来制造：通过使用物理气相沉积(PVD)法(如溅射或电子束蒸发)使金属或具有导电性的金属氧化物、或其合金沉积在基底上形成阳极，在阳极上形成空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、第一电子传输层、第二电子传输层和电子注入层，然后在其上沉积可用作阴极的材料。除了上述方法之外，有机发光器件还可通过使阴极材料、电子注入层、第二电子传输层、第一电子传输层、发光层、电子阻挡层、空穴传输层、空穴注入层和阳极材料依次沉积在基底上来制造。

例如，本说明书的有机发光器件的结构可具有如图1所示的结构，但不限于此。

图1例示了有机发光器件的结构，其中阳极2、发光层3、第一电子传输层4、第二电子传输层5和阴极6依次堆叠在基底1上。在图1中，第一电子传输层的重组能等于或小于发光层与第一电子传输层之间的LUMO能量差。

图1为根据本说明书的一个示例性实施方案的有机发光器件的示例性结构，其还可包括选自以下的一者或更多者：空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层。

基底可以是具有优异的透明度、表面光滑度、便于操作和防水特性的玻璃基底或透明塑料基底，但不限于此，并且基底没有限制，只要是通常用于有机发光器件的基底即可。

作为阳极材料，通常优选的是具有高的功函数的材料，以促进空穴注入有机材料层。可用于本发明的正电极材料的具体实例包括：金属，例如钒、铬、铜、锌和金，或其合金；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，但不限于此。

作为阴极材料，通常优选的是具有低的功函数的材料，以促进电子注入有机材料层。负电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，或其合金；多层结构材料，例如LiF/Al或LiO₂/Al等，但不限于此。

空穴注入层是注入来自电极的空穴的层，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，并因此在正电极处具有空穴注入效应，对发光层或发光材料具有优异的空穴注入效应，阻止发光层中产生的激子移动至电子注入层或电子注入材料，并且还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)优选为介于正电极材料的功函数与邻近有机材料层的HOMO之间的值。空穴注入材料的具体实例包括金属卟啉、低聚噻吩、基于芳基胺的有机材料、基于六腈六氮杂三亚苯基的有机材料、基于喹吖啶酮的有机材料、基于苝的有机材料、蒽醌、基于聚苯胺和基于聚噻吩的导电聚合物等，但不限于此。

空穴传输层是接收来自空穴注入层的空穴并将空穴传输至发光层的层，并且空穴传输材料适当地为具有高空穴迁移率的材料，其可接收来自正电极或空穴注入层的空穴并将空穴传输至发光层。其具体的实例包括基于芳基胺的有机材料、导电聚合物、具有共轭部分和非共轭部分两者的嵌段共聚物等，但不限于此。

发光材料是这样的材料，其可通过接收分别来自空穴传输层和电子传输层的空穴和电子并使其结合而发出可见光区域内的光，并且优选为对荧光或磷光具有高量子效率的材料。其具体实例包括：8-羟基-喹啉铝配合物(Alq₃)；基于咔唑的化合物；二聚苯乙烯基化合物；BAlq；10-羟基苯并喹啉-金属化合物；基于苯并唑、苯并噻唑和苯并咪唑的化合物；基于聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)的聚合物；螺环化合物；聚芴、红荧烯等，但不限于此。

发光层可包含主体材料和掺杂剂材料。主体材料的实例包括稠合芳族环衍生物或含杂环的化合物等。具体地，稠合芳族环衍生物的实例包括蒽衍生物、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的实例包括咔唑衍生物、二苯并呋喃衍生物、梯型呋喃化合物、嘧啶衍生物等，但其实例不限于此。

掺杂剂材料的实例包括芳族胺衍生物、苯乙烯胺化合物、硼配合物、荧蒽化合物、金属配合物等。具体地，芳族胺衍生物为具有经取代或未经取代的芳基氨基的稠合芳族环衍生物，其实例包括具有芳基氨基的芘、蒽、和二茚并芘等；苯乙烯胺化合物为其中经取代或未经取代的芳基胺被至少一个芳基乙烯基取代的化合物，并且选自芳基、甲硅烷基、烷基、环烷基和芳基氨基中的一个或两个或更多个取代基是经取代或未经取代的。其具体实例包括苯乙烯胺、苯乙烯二胺、苯乙烯三胺、苯乙烯四胺等，但不限于此。此外，金属配合物的实例包括铱配合物、铂配合物等，但不限于此。

电子注入层为注入来自电极的电子的层，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，具有从负电极注入电子的效应，并对发光层或发光材料具有优异的电子注入效应，防止发光层中产生的激子移动至空穴注入层，并且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、联苯醌、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、含氮五元环衍生物等，但不限于此。

金属配合物化合物的实例包括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)氯化镓、双(2-甲基-8-喹啉)(邻甲苯酚)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负电极的层，并且通常可在与空穴注入层相同的那些条件下形成。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器件可以是顶部发射型、底部发射型或双发射型。

根据本说明书的一个示例性实施方案，有机发光器件可以是柔性有机发光器件。在这种情况下，基底可包含柔性材料。具体地，基底可以是可被弯曲的薄膜形式的玻璃、塑料基底或膜形式的基底。

用于塑料基底的材料没有特别限制，但通常可以是包括单层或多层形式的诸如PET、PEN、PEEK和PI的膜的材料。

本说明书提供了包括所述有机发光器件的显示装置。在显示装置中，有机发光器件可用作像素或背光。此外，作为显示装置的配置，可应用本领域已知的那些。

本说明书提供了包括有机发光器件的照明装置。在照明装置中，有机发光器件充当发光单元。此外，作为照明装置所需的布置，可应用本领域已知的那些。

发明实施方式

下文中，将参照具体描述本说明书的实施例详细地描述本说明书。然而，根据本说明书的实施例可以以各种形式进行修改，并且其不被解释为本说明书的范围限于以下详细描述的实施例。提供本说明书的实施例以向本领域普通技术人员更完整地说明本说明书。

实施例1

将涂覆有厚度为的氧化铟锡(ITO)薄膜的玻璃基底(Corning 7059玻璃)放入其中溶解有清洁剂的蒸馏水中，并使用超声波进行洗涤。在这种情况下，使用由Fischer Co.制造的产品作为清洁剂，并将使用由Millipore Co.制造的过滤器过滤两次的蒸馏水用作蒸馏水。在将ITO洗涤30分钟后，使用蒸馏水重复进行两次超声波洗涤10分钟。使用蒸馏水洗涤完成后，使用异丙醇、丙酮和甲醇溶剂进行超声波洗涤，将所得产物干燥，然后转移至等离子体洗涤器。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。

使以下化学式的化合物六腈六氮杂三亚苯基(下文中被称为HAT)热真空沉积在如上所述制备的ITO透明电极上至的厚度，从而形成薄膜。基底与空穴注入层之间的界面特性可通过该薄膜得到改善。随后，使以下化学式HT-1的化合物沉积在薄膜上至的厚度，从而形成空穴传输层，并使以下H1(2-甲基-9,10-二(2-萘基)蒽(MADN))和以下D1的化合物真空沉积在空穴传输层上分别作为发光层的主体和掺杂剂至的厚度。通过使用以下化合物1使第一电子传输层真空沉积在发光层上至的厚度。通过使用化合物ET 1使第二电子传输层真空沉积在第一电子传输层上至的厚度。随后，使氟化锂(LiF)和铝沉积在电子传输层上分别至和的厚度，从而形成负电极。

在上述过程中，使有机材料的沉积速率维持在至此外，使负电极中的氟化锂和铝在的沉积速率分别维持在和 至使沉积期间的真空度维持在3×10^-7托。

实施例2

以与实施例1中相同的方式来进行实验，不同之处在于，使用以下化合物2代替实施例1中的化合物1作为第一电子传输层。

[化合物2]

实施例3

以与实施例1中相同的方式来进行实验，不同之处在于，使用以下化合物3代替实施例1中的化合物1作为第一电子传输层。

[化合物3]

比较例1

以与实施例1中相同的方式来进行实验，不同之处在于，使用以下化合物A代替实施例1中的化合物1作为第一电子传输层。

[化合物A]

比较例2

以与实施例1中相同的方式来进行实验，不同之处在于，使用以下化合物B代替实施例1中的化合物1作为第一电子传输层。

[化合物B]

比较例3

以与实施例1中相同的方式来进行实验，不同之处在于，使用以下化合物C代替实施例1中的化合物1作为第一电子传输层。

[化合物C]

用于通过实施例1至3和比较例1至3制造的有机发光器件的第一电子传输层的化合物的物理特性如表1所示，并且对通过实施例1至3和比较例1至3制造的有机发光器件，在10mA/cm²的电流密度下测量驱动电压和发光效率，在20mA/cm²的电流密度下测量与初始亮度相比亮度变成95％所用的时间(T₉₅)。结果示于下表2。

[表1]

[表2]

如表1所示，可以看出，实施例1至3中的各第一电子传输层的重组能等于或小于发光层与第一电子传输层之间的LUMO能量差，而比较例1至3中的各第一电子传输层的重组能大于发光层与第一电子传输层之间的LUMO能量差。此外，可以看出，第一电子传输层的重组能相对于实施例1至3中的发光层与第一电子传输层之间的LUMO能量差为1或更小。在表2中，比较了实施例1至3中通过使用具有所述重组能的化合物1至3制造的有机发光器件和比较例1至3中的有机发光器件，可以看出，与比较例1至3中的有机发光器件相比，实施例1至3中的有机发光器件具有更低的电压和更好的效率和使用寿命。

在表2中，η意指根据电流密度的量子效率。

Claims (8)

1.一种有机发光器件，包括：阳极；

设置成面对所述阳极的阴极；

设置在所述阳极与所述阴极之间的发光层；和

设置在所述阴极与所述发光层之间的电子传输层，

其中所述电子传输层包括第一电子传输层和第二电子传输层，

所述第一电子传输层设置成接触所述发光层，以及

所述第一电子传输层的重组能等于或小于所述发光层与所述第一电子传输层之间的LUMO能量差。

2.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第一电子传输层的重组能相对于所述发光层与所述第一电子传输层之间的LUMO能量差大于0且为1或更小。

3.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第二电子传输层设置成接触所述第一电子传输层。

4.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第二电子传输层的LUMO能量值为2eV至5eV。

5.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第一电子传输层包含以下化合物中的任一种或更多种：

6.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第一电子传输层的厚度为5nm至10nm。

7.一种显示装置，包括根据权利要求1至6中任一项所述的有机发光器件。

8.一种照明装置，包括根据权利要求1至6中任一项所述的有机发光器件。