CN108365112A - 一种电致发光器件 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种电致发光器件。该电致发光器件依次包括：基板、阳极、空穴传输层、电子给体层、电子受体层、无机发光层、电子传输层、阴极，所述电子给体层承载的有机电子给体分子和所述电子受体层承载的有机电子受体分子形成界面激基复合物。本申请实施例通过增加电子给体层和电子受体层，以形成作为主体的界面激基复合物，进而可利用界面激基复合物的三线态激子通过反向系间窜越转换为单线态激子，再通过荧光共振能量转移的方式敏化作为客体的无机发光层发光，从而实现提高发光效率的目的。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种电致发光器件。
背景技术
电致发光(electroluminescent)，又可称电场发光，是通过加在两电极的电压产生电场，被电场激发的电子碰击发光中心，而引致电子在能级间的跃迁、变化、复合导致发光的一种物理现象。
目前，有机/无机复合电致发光器件的无机材料发光机理可分为直接注入型和能量转移型，其中：
注入型发光器件中，一方面无机发光层最高已占分子轨道(HOMO)能级太深(通常超过-6.5eV)，与有机空穴传输材料HOMO能级(-5～-6eV)不匹配，造成空穴从有机空穴传输层注入到无机发光层时，因界面势垒大而导致空穴注入比较困难。另一方面，无机发光层最低未占分子轨道(LUMO)能级也较深(接近-4eV)，电子从有机电子传输层注入到无机发光层时，通常无注入势垒，电子比较容易注入。因此无机发光层中的载流子注入不平衡，导致器件发光效率低。
能量转移型发光器件中，从有机主体分子到无机发光材料的荧光共振能量转移是无机客体材料发光的主要方式。在电致发光器件中，有机主体材料中生成的单线态激子比例为25％、三线态激子比例为75％，而通常单线态激子才能发生能量转移，三线态激子难以得到有效利用，导致器件发光效率低。
由此，需要提供一种发光效率较高的电致发光器件。
发明内容
本申请实施例提供一种电致发光器件，用于解决现有的有机/无机复合电致发光器件发光效率较低的的问题。
本申请实施例提供一种电致发光器件，依次包括：基板、阳极、空穴传输层、无机发光层、电子传输层、阴极，还包括：位于所述无机发光层和所述空穴传输层之间的电子给体层和位于所述电子给体层和所述无机发光层之间的电子受体层；
所述电子给体层承载的有机电子给体分子和所述电子受体层承载的有机电子受体分子形成界面激基复合物。
优选地，所述有机电子给体分子的最高已占分子轨道HOMO能级为-5.0～-6.0eV，最低未占分子轨道LUMO能级为-2.0V～-3.0eV。
优选地，所述有机电子受体分子的HOMO能级为-5.5ev～-6.8eV，LUMO能级为-2.4～-3.5eV。
优选地，所述有机电子给体分子的HOMO与所述有机电子受体分子的LUMO的能级差为2.0V～3.0eV；
所述有机电子给体分子的HOMO与所述有机电子受体分子的HOMO的能级差为0.2～2.0eV；
所述有机电子给体分子的LUMO与所述有机电子受体分子的LUMO的能级差为0.2～2.0eV；
所述有机电子给体分子和所述有机电子受体分子形成的界面激基复合物的单线态与三线态的能级差小于0.4eV。
优选地，所述无机发光层的量子点类发光材料的HOMO能级为-6.0～-7.5eV，LUMO能级为-3.5～-4.8eV；
或者，
所述无机发光层的钙钛矿类发光材料的HOMO能级为-5.4～-6.5eV，LUMO能级为-3.0～-4.0eV。
优选地，所述电子受体层的厚度为4～10nm。
优选地，还包括：电子阻挡层；
所述电子阻挡层位于所述空穴传输层与所述电子给体层之间。
优选地，还包括：空穴阻挡层；
所述空穴阻挡层位于所述无机发光层和所述电子传输层之间。
本申请实施例还提供一种电致发光器件，依次包括：基板、阴极、电子传输层、无机发光层、空穴传输层、阳极，还包括：位于所述无机发光层和所述空穴传输层的电子给体层和位于所述电子给体层和所述无机发光层的电子受体层；
所述电子给体层承载的有机电子给体分子和所述电子受体层承载的有机电子受体分子形成界面激基复合物。
优选地，所述电子传输层的材料为有机电子传输材料、氧化锌ZnO、氧化钛TiO2、氧化NiO中的一种或多种。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
本申请实施例提供的电致器件，通过在无机发光层和空穴传输层之间增加电子给体层和电子受体层，以形成作为主体的界面激基复合物，进而可利用界面激基复合物的三线态激子通过反向系间窜越转换为单线态激子，再通过荧光共振能量转移的方式敏化作为客体的无机发光层发光，从而实现提高发光效率的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例1提供的一种电致发光器件的结构示意图；
图2为本申请实施例1提供的一种电致发光器件的能级结构示意图；
图3为本申请实施例1提供的一种电致发光器件的发光原理示意图；
图4a-图4c为本申请实施例2提供的一种电致发光器件的能级结构示意图；
图5为本申请实施例3提供的一种电致发光器件的结构示意图；
图6为本申请实施例3提供的一种电致发光器件的能级结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在本申请实施例提供的电致发光器件中，最高已占分子轨道(Highest Occupied Molecular，HOMO)为电子占有的分子轨道中，能量最高的分子轨道；最低未占分子轨道(Lowest Unoccupied Molecular，LUMO)为在电子未占有的分子轨道中，能量最低的分子轨道。
Bphen为4,7-二苯基-1,10-菲啰啉；NPB为N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺；TPBi为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
实施例1
图1为本申请实施例1提供的一种电致发光器件的结构示意图。参见图1，该电致发光器件具体可依次包括：基板01、阳极02、空穴传输层03、无机发光层06、电子传输层07、阴极08，还包括：
位于所述无机发光层06和所述空穴传输层03之间的电子给体层04和位于所述电子给体层04和所述无机发光层06之间的电子受体层05；
所述电子给体层04承载的有机电子给体分子和所述电子受体层05承载的有机电子受体分子形成界面激基复合物。
需要说明的是，激基复合物对应的界面激子又名电子空穴对，由一个电子和一个空穴组成。其中，电子从阴极方向注入，空穴从阳极方向注入。由于电子和空穴之间存在一定的距离(一般为几个nm)，由此，可认为是从电子给体层04和电子受体层05两层材料上形成，进而该界面激基复合物(界面激子)的HOMO能级和LUMO能级分别处于有机电子给体分子和有机电子受体分子上；而且，由于电子和空穴之间存在一定的距离，HOMO能级和LUMO能级的分离程度较高，因此，具有较小的单线态与三线态的能级差ΔEST，具体可以优选为小于0.4eV。
为使得该界面激基复合物具有较小的ΔEST，电子给体层04和电子受体层05的材料可以具体为：m-TDATA/Bphen、m-TDATA/3TPYMB、NPB/TPBi等等。
由此，本实施例能以界面激基复合物作为主体，将三线态激子转换为单线态激子，进而利用界面激基复合物的三线态激子通过反向系间窜越转换为单线态激子，再通过荧光共振能量转移的方式敏化作为客体的无机发光层发光，从而实现提高发光效率的目的。
参见图2，在本实施例的一可行实现方式中，还进一步地公开了该电致发光器件的能级结构，其中：
第一方面，所述有机电子给体分子的最高已占分子轨道HOMO能级为-5.0～-6.0eV，最低未占分子轨道LUMO能级为-2.0V～-3.0eV。所述有机电子受体分子的HOMO能级为-5.5ev～-6.8eV，LUMO能级为-2.4～-3.5eV。
本方面中，基于此有机电子给体分子和有机电子受体分子的能级结构，可在形成上述的界面激基复合物的基础上，实现器件整体的能级排列的匹配度，避免由于层与层之间的能级不匹配，导致的界面传输的问题。
举例来说，电子给体层04的材料可以为4,4’,4”-tris[3-methylpheny1(pheny1)amino]tripheny1amine(m-TDATA，纯度>99％)，其LUMO能级为：-2.0eV，HOMO能级为：-5.1eV；电子受体层05的材料可以为tris-[3-(3-pyridy1)mesity1]borane(3TPYMB，纯度>99％)，其LUMO能级为-3.3eV，HOMO能级为：-6.8eV。m-TDATA和3TPYMB的分子结构分别为：
第二方面，为优化能级结构，本实施例还进一步地限定有机电子受体分子和有机电子给体分子的HOMO、LUMO需满足如下条件：
条件1：所述有机电子给体分子的HOMO与所述有机电子受体分子的LUMO的能级差为2.0V～3.0eV；
条件2：所述有机电子给体分子的HOMO与所述有机电子受体分子的HOMO的能级差为0.2～2.0eV；
条件3：所述有机电子给体分子的LUMO与所述有机电子受体分子的LUMO的能级差为0.2～2.0eV；
条件4：所述有机电子给体分子和所述有机电子受体分子形成的界面激基复合物的单线态与三线态的能级差小于0.4eV。
本方面中，基于条件1-3中记载的HOMO与HOMO、LUMO与LUMO以及LUMO和HOMO之间的能级差的范围控制激子形成区域，使之形成在层与层的界面之间。基于条件4，可形成尽可能小的单线态与三线态的能级差的界面激基复合物，以满足实现后续荧光共振能量转移过程中的返间隙穿越转变(将三线态激子转变为单线态激子)的要求。
第三方面，若无机发光层06为量子点类发光材料，则其HOMO能级为-6.0～-7.5eV，LUMO能级为-3.5～-4.8eV；
若无机发光层06为钙钛矿类发光材料，则其HOMO能级为-5.4～-6.5eV，LUMO能级为-3.0～-4.0eV。
本方面中，通过采集量子点类发光材料、钙钛矿类发光材料作为无机发光层06的发光材料以提高器件的稳定性；另外，不同材料对应HOMO能级和LUMO能级的范围可由经验得出，此处不再赘述。
可见，本实施例通过合理的能级构建，以进一步地使界面激基复合物具有较小的ΔEST，进而可进一步地提高该电致发光器件的发光效率。
参见图3，在本实施例的另一可行实现方式中，为提高使用的方式敏化无机发光层06发光的效率，还可对电子受体层05的厚度进行了限定。
优选地，电子受体层05的厚度为4～10nm。
其中，使用的方式敏化无机发光层06的过程可以为：作为主体的界面激基复合物由于具有非常小的三线态(T1)单线态(S1)能级分裂，其非辐射发光的三线态激子可通过返间隙穿越(RISC)转变为可以辐射发光的单线态激子从而实现100％的激子利用率。主体的能量可以通过能量转移通道(图3中实线所示)传送到客体材料。
在此过程中，由于电子受体层05的存在，作为主体的界面激基复合物与作为客体的无机发光层06之间可保持与电子受体层05的厚度相对应的距离，进而可有效阻止电子交换激发Dexter能量转移(图3中虚线所示)，防止三线态激子淬灭。进而可通过的方式敏化无机发光层发光，从而实现进一步提高发光效率的目的。
实施例2
图4a-图4c为本申请实施例2提供的一种电致发光器件的能级结构示意图，参见图4a-图4c，在实施例1提供的电致发光器件的基础上，本实施例提供了三种优化结构的电致发光器件，具体如下：
第一种优化结构：参见图4a，在图1示出的电致发光器件的基础上，进一步包括：电子阻挡层09。
该电子阻挡层09位于所述空穴传输层03与所述电子给体层04之间。
第二种优化结构：参见图4b，在图1示出的电致发光器件的基础上，进一步包括：空穴阻挡层10。
该空穴阻挡层10位于所述无机发光层06和所述电子传输层07之间。
第三种优化结构：参见图4c，在图1示出的电致发光器件的基础上，进一步包括：电子阻挡层09和空穴阻挡层10。其中，
所述电子阻挡层09位于所述空穴传输层03与所述电子给体层04之间。
所述空穴阻挡层10位于所述无机发光层06和所述电子传输层07之间。
需要说明的是，由于实施例1已对阳极02、空穴传输层03、电子给体层04、电子受体层05、无机发光层06、电子传输层07、阴极08进行了详细说明，故，此处不再对其进行展开描述。
可见，本实施例通过引入电子阻挡层09和/或空穴阻挡层10，可有效减小直接流过器件而不形成激子的电流，提高激子复合率，进而提高该电致发光器件的发光效率。而当没有电子阻挡层09或者空穴阻挡层10时，若注入的电子数量和注入的空穴数量不匹配，例如：当从阴极方向注入100电子，阳极方向注入50个空穴时，由于只能50个电子和50个空穴复合，因此，其他未复合的电子将以静电流的形式直接流过器件，导致激子复合率较低的问题。
实施例3
图5为本申请实施例3提供的一种电致发光器件的结构示意图，参见图5，该电致发光器件具体可依次包括：基板51、阴极58、电子传输层57、无机发光层56、电子受体层55、电子给体层54、空穴传输层53、阳极52，其中：
所述电子给体层55承载的有机电子给体分子和所述电子受体层54承载的有机电子受体分子形成界面激基复合物。
其中，电子传输层57的材料可以为有机电子传输材料、氧化锌ZnO、氧化钛TiO2、氧化镍NiO中的一种或多种。
需要说明的是，与常规器件相比，本实施例采用的倒置结构器件，一方面，阴极、阳极的位置发生了变化，有利于器件布局、安装的灵活性；另一方面，由于电子传输层57位于器件的底部、靠近基板51，由此，其制备过程不会对其他层级造成影响，增大了电子传输层57的可选材料的范围。例如：常规器件的制备过程中，由于电子传输层位于器件靠近顶部的位置(参见图1的电子传输层07)，因此，部分材料(例如：ZnO)制备的电子传输层可能会损坏无机发光层，导致器件不可用。
另外，本实施例提供的电致发光器件的能级结构示意图参见图6，由于其与图2对应能级结构相似，故，此处不再对其进行赘述。
作为本实施例提供的电致发光器件的优化结构，本实施例提供的电致发光器件，也可以如实施例2一样，增加电子阻挡层和/或空穴阻挡层。由于，其增加的方式以及优化结构的能级结构与实施例2相似，故，此处不再对其进行赘述。
本领域的技术人员应明白，尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种电致发光器件，依次包括：基板、阳极、空穴传输层、无机发光层、电子传输层、阴极，其特征在于，还包括：位于所述无机发光层和所述空穴传输层之间的电子给体层和位于所述电子给体层和所述无机发光层之间的电子受体层；
所述电子给体层承载的有机电子给体分子和所述电子受体层承载的有机电子受体分子形成界面激基复合物。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述有机电子给体分子的最高已占分子轨道HOMO能级为-5.0～-6.0eV，最低未占分子轨道LUMO能级为-2.0V～-3.0eV。
3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述有机电子受体分子的HOMO能级为-5.5ev～-6.8eV，LUMO能级为-2.4～-3.5eV。
4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述有机电子给体分子的HOMO与所述有机电子受体分子的LUMO的能级差为2.0V～3.0eV；
所述有机电子给体分子的HOMO与所述有机电子受体分子的HOMO的能级差为0.2～2.0eV；
所述有机电子给体分子的LUMO与所述有机电子受体分子的LUMO的能级差为0.2～2.0eV；
所述有机电子给体分子和所述有机电子受体分子形成的界面激基复合物的单线态与三线态的能级差小于0.4eV。
5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述无机发光层的量子点类发光材料的HOMO能级为-6.0～-7.5eV，LUMO能级为-3.5～-4.8eV；
或者，
所述无机发光层的钙钛矿类发光材料的HOMO能级为-5.4～-6.5eV，LUMO能级为-3.0～-4.0eV。
6.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述电子受体层的厚度为4～10nm。
7.如权利要求1-6任一项所述的器件，其特征在于，还包括：电子阻挡层；
所述电子阻挡层位于所述空穴传输层与所述电子给体层之间。
8.如权利要求1-6任一项所述的器件，其特征在于，还包括：空穴阻挡层；
所述空穴阻挡层位于所述无机发光层和所述电子传输层之间。
9.一种电致发光器件，依次包括：基板、阴极、电子传输层、无机发光层、空穴传输层、阳极，其特征在于，还包括：位于所述无机发光层和所述空穴传输层的电子给体层和位于所述电子给体层和所述无机发光层的电子受体层；
所述电子给体层承载的有机电子给体分子和所述电子受体层承载的有机电子受体分子形成界面激基复合物。
10.根据权利要求9所述的器件，其特征在于，所述电子传输层的材料为有机电子传输材料、氧化锌ZnO、氧化钛TiO2、氧化镍NiO中的一种或多种。
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