CN109309165A - 一种有机发光二极管以及有机发光装置 - Google Patents

一种有机发光二极管以及有机发光装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机发光二极管以及有机发光装置。所述有机发光二极管，包括依次层叠的阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层以及阳极；其中，所述发光层为至少一个载流子束缚层和至少两个子发光层的层叠结构；所述载流子束缚层靠近所述电子传输层的一侧和远离所述电子传输层的一侧均为所述子发光层；所述层叠结构靠近所述电子传输层的一侧和远离所述电子传输层的一侧均为所述子发光层。本发明实施例提供的技术方案，使得载流子束缚层能够将电子和/或空穴束缚在发光层，达到了避免激子损失，提高有机发光二极管发光效率，降低有机发光二极管功耗的有益效果。

Description

一种有机发光二极管以及有机发光装置
技术领域
本发明实施例涉及有机发光技术，尤其涉及一种有机发光二极管以及有机发光装置。
背景技术
有机发光装置中的有机发光二极管能够自发光，无需背光，因此具有厚度小的优势，备受用户青睐。
有机发光二极管包括依次层叠的阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层以及阳极，阴极的电子以及阳极的空穴分别通过电子传输层和空穴传输层注入到发光层中，两者在发光层复合形成激子释放能量。理想情况下，注入发光层的电子和空穴数量相同，所有的电子和空穴均能够复合。但实际上由于电子空穴的传输速度等存在差异，导致同一时间注入发光层的电子和空穴数量不同。例如，当电子的传输速度大于空穴的传输速度时，同一时间到达发光层的电子数量多于空穴数量，多余的电子会穿越发光层到达空穴传输层，使得部分电子与空穴在空穴传输层复合释放能量，从而造成激子损失，降低了有机发光二极管的发光效率，增加了有机发光二极管的功耗。
发明内容
本发明提供一种有机发光二极管以及有机发光装置，以避免激子损失，提高有机发光二极管发光效率，降低有机发光二极管功耗。
第一方面，本发明实施例提供了一种有机发光二极管，所述有机发光二极管包括依次层叠的阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层以及阳极；
其中，所述发光层为至少一个载流子束缚层和至少两个子发光层的层叠结构；
所述载流子束缚层靠近所述电子传输层的一侧和远离所述电子传输层的一侧均为所述子发光层；
所述层叠结构靠近所述电子传输层的一侧和远离所述电子传输层的一侧均为所述子发光层。
第二方面，本发明实施例还提供了一种有机发光装置，所述有机发光装置包括上述第一方面所述的有机发光二极管。
本发明实施例提供的有机发光二极管，包括依次层叠的阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层以及阳极，其中，发光层为至少一个载流子束缚层和至少两个子发光层的层叠结构，载流子束缚层靠近电子传输层的一侧和远离电子传输层的一侧均为子发光层，层叠结构靠近电子传输层的一侧和远离电子传输层的一侧均为子发光层，使得载流子束缚层能够将电子和/或空穴束缚在发光层，达到了避免激子损失，提高有机发光二极管发光效率，降低有机发光二极管功耗的有益效果。
附图说明
为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1是现有技术中有机发光二极管的一种电子分布示意图；
图2是现有技术中有机发光二极管的一种空穴分布示意图；
图3是本发明实施例提供的一种有机发光二极管的结构示意图；
图4是图3中有机发光二极管的一种电子分布示意图；
图5是图3中有机发光二极管的一种空穴分布示意图；
图6是本发明实施例提供的又一种有机发光二极管的结构示意图；
图7是图6中有机发光二极管的一种电子分布示意图；
图8是图6中有机发光二极管的一种空穴分布示意图；
图9是图6中有机发光二极管的一种电子和空穴分布示意图；
图10是图7中有机发光二极管结构的能级示意图；
图11是图8中有机发光二极管结构的能级示意图；
图12是本发明实施例提供的一种有机发光装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
图1是现有技术中有机发光二极管的一种电子分布示意图。图1针对的是同一时间段传输至发光层中电子数量多于空穴数量的情况。如图1所示，有机发光二极管包括依次层叠的阴极110、电子传输层120、发光层130、空穴传输层140和阳极·50，其中，发光层130为一整体结构。多数电子留存于发光层130中，以和空穴复合形成激子。多余的电子传输至空穴传输层140，这些电子会在空穴传输层140中与空穴复合形成激子，造成激子损失。
图2是现有技术中有机发光二极管的一种空穴分布示意图。图2针对的是同一时间段传输至发光层中空穴数量多于电子数量的情况。如图2所示，有机发光二极管包括依次层叠的阴极110、电子传输层120、发光层130、空穴传输层140和阳极150，其中，发光层130为一整体结构。多数空穴留存于发光层130中，以和电子复合形成激子。多余的空穴传输至电子传输层120，这些空穴会在电子传输层120中与电子复合形成激子，造成激子的损失。
针对上述问题，本发明实施例提出一种有机发光二极管的结构，通过在现有技术中的发光层130中插入至少一个载流子束缚层，使得载流子能够被有效束缚于发光层130中，进而达到避免激子损失，提高有机发光二极管发光效率的有机效果。
图3是本发明实施例提供的一种有机发光二极管的结构示意图。如图3所示，有机发光二极管包括依次层叠的阴极110、电子传输层120、发光层130、空穴传输层140以及阳极150，其中，所述发光层130为一个载流子束缚层132和两个子发光层131的层叠结构，两个子发光层131包括第一子发光层131/1和第二子发光层131/2，所述载流子束缚层132靠近所述电子传输层120的一侧和远离所述电子传输层120的一侧均为所述子发光层131，所述层叠结构靠近所述电子传输层120的一侧和远离所述电子传输层120的一侧均为所述子发光层131。
示例性的，所述载流子束缚层132可以为电子束缚层。图4是图3中有机发光二极管的一种电子分布示意图。图4针对的是同一时间段内注入发光层130中的电子数量多于空穴数量的情况。如图4所示，电子束缚层132/1的存在使得多数电子都留存于靠近电子传输层120的第一子发光层131/1内，少部分穿过电子束缚层132/1的电子到达第二子发光层131/2。几乎没有电子传输到空穴传输层140，因此，电子不会和空穴在空穴传输层140复合形成激子，减少了激子损失。
可选的，所述载流子束缚层132也可以为空穴束缚层。图5是图3中有机发光二极管的一种空穴分布示意图。图5针对的是同一时间段内注入发光层130中的电子数量少于空穴数量的情况。如图5所示，空穴束缚层132/2的存在使得多数空穴都留存于靠近空穴传输层140的第二子发光层131/2内，少部分穿过空穴束缚层的空穴到达第一子发光层131/1。几乎没有空穴传输到电子传输层120，因此，空穴不会和电子在电子传输层120复合形成激子，同样减少了激子损失。
需要说明的是，为提升载流子束缚层132将载流子束缚在发光层130内的效果，在本发明其他实施方式中，发光层130还可以包括至少两个载流子束缚层132和至少三个子发光层131。示例性的，图6是本发明实施例提供的又一种有机发光二极管的结构示意图，如图6所示，有机发光二极管包括依次层叠的阴极110、电子传输层120、发光层130、空穴传输层140和阳极150，其中，发光层130包括两个载流子束缚层132和三个子发光层131。可以理解的是，当发光层130包括至少两个载流子束缚层132和至少三个子发光层130时，所述载流子束缚层132可以包括电子束缚层和/或空穴束缚层，即发光层130中的载流子束缚层132可以均为电子束缚层，也可以均为空穴束缚层，还可以部分为电子束缚层，另一部分为空穴束缚层。
具体的，图7是图6中有机发光二极管的一种电子分布示意图。图7针对的是同一时间段内注入发光层130中的电子数量多于空穴数量的情况。如图7所示，有机发光二极管包括依次层叠的阴极110、电子传输层120、发光层130、空穴传输层140和阳极150，其中，发光层130包括第三子发光层131/3、第一电子束缚层132/11、第四子发光层131/4、第二电子束缚层132/12和第五子发光层131/5。从阴极110经电子传输层120注入至发光层130的电子首先到达第三子发光层131/3，由于第一电子束缚层132/11的存在，多数电子留存于第三子发光层131/3中，部分电子穿过第一电子束缚层132/11到达第四子发光层131/4。这些到达第四子发光层131/4中的电子中多数电子留存于第四子发光层131/4中，极少部分电子穿过第二电子束缚层132/12到达第五子发光层131/5。需要说明的是，电子束缚层132/1个数的设置可根据注入发光层130内的电子数量以及注入发光层130内的电子数量和空穴数量之比进行调节。
图8是图6中有机发光二极管的一种空穴分布示意图。图8针对的是同一时间段内注入发光层130中的电子数量少于空穴数量的情况。如图8所示，有机发光二极管包括依次层叠的阴极110、电子传输层120、发光层130、空穴传输层140和阳极150，其中，发光层130包括第三子发光层131/3、第二空穴束缚层132/22、第四子发光层131/4、第一空穴束缚层132/21和第五子发光层131/5。从阳极150经空穴传输层140注入至发光层130的空穴首先到达第五子发光层131/5，由于第一空穴束缚层132/21的存在，多数空穴留存于第五子发光层131/5中，部分空穴穿过第一空穴束缚层132/21到达第四子发光层131/4。这些到达第四子发光层131/4中的空穴中多数空穴留存于第四子发光层131/4中，极少部分空穴穿过第二空穴束缚层132/22到达第三子发光层131/3。需要说明的是，空穴束缚层132/2个数的设置可根据注入发光层130内的空穴数量以及注入发光层130内的空穴数量和电子数量之比进行调节。
图9是图6中有机发光二极管的一种电子和空穴分布示意图。图9适用于同一时间段内注入发光层130中的电子数量多于空穴数量的情况，也适用于同一时间段内注入发光层130中的电子数量少于空穴数量的情况。如图9所示，有机发光二极管包括依次层叠的发光层130包括第三子发光层131/3、第二空穴束缚层132/22、第四子发光层131/4、第二电子束缚层132/12和第五子发光层131/5。从阳极150经空穴传输层140注入至发光层130的空穴在第二空穴束缚层132/22的作用下，多数空穴留存于第四子发光层131/4和第五子发光层131/5中，少数穿过第二空穴束缚层132/22留存于第三子发光层131/3中。从阴极110经电子传输层120注入至发光层130的电子在第二电子束缚层132/12的作用下，多数电子留存于第三子发光层131/3和第四子发光层131/4中，少数穿过第二空穴束缚层132/22留存于第五子发光层131/5中。同样的，空穴束缚层132/2以及电子束缚层132/1个数的设置可根据注入发光层130内的空穴数量以及电子数量，和注入发光层130内的空穴数量和电子数量之比进行调节。
本实施例提供的有机发光二极管，包括依次层叠的阴极110、电子传输层120、发光层130、空穴传输层140以及阳极150，其中，发光层130为至少一个载流子束缚层132和至少两个子发光层130的层叠结构，载流子束缚层132靠近电子传输层120的一侧和远离电子传输层120的一侧均为子发光层130，层叠结构靠近电子传输层120的一侧和远离电子传输层120的一侧均为子发光层130，使得载流子束缚层132能够将电子和/或空穴束缚在发光层130，达到了避免激子损失，提高有机发光二极管发光效率，降低有机发光二极管功耗的有益效果。
示例性的，所述载流子束缚层132的厚度取值范围可以为将载流子束缚层132的厚度设置的较小能够降低在载流子束缚层132内复合形成激子的电子和空穴数量，进而进一步达到提高有机发光二极管发光效率的有益效果。
需要说明的是，现有技术中的发光层130为一个整体，本发明技术方案实质上是将至少一个载流子束缚层132间隔插入发光层130中，以达到将载流子束缚在发光层130中的效果。为避免载流子束缚层132的插入导致发光层130电压增加，设置发光层130的厚度与未插入载流子束缚层132时发光层130的厚度相同。可以理解的是，由于载流子束缚层132的厚度很薄，虽然其材料与子发光层130的材料不同，也不会对电压产生较大的影响。
可选的，所述子发光层130的客体材料可以具有式(A)的结构：
所述电子束缚层132/1材料具有式(B)的结构：
所述空穴束缚层132/2材料具有式(C)的结构：
需要说明的是，上述具有式(A)结构的客体材料对应的发光层130，被载流子复合形成激子释放的能量激发后发出蓝光。
在其他实施方式中，所述子发光层130的客体材料可以具有式(D)的结构：
所述电子束缚层132/1材料具有式(E)的结构：
所述空穴束缚层132/2材料具有式(F)的结构：
需要说明的是，上述具有式(A)结构的客体材料对应的发光层130，被载流子复合形成激子释放的能量激发后发出红光。
在其他实施方式中，所述子发光层130客体材料可以具有式(G)的结构：
所述电子束缚层132/1材料具有式(H)的结构，
所述空穴束缚层132/2材料具有式(I)的结构：
需要说明的是，上述具有式(A)结构的客体材料对应的发光层130，被载流子复合形成激子释放的能量激发后发出绿光。
作业人员根据有机发光二极管最终的显示颜色需求对子发光层130客体材料进行选择，并选择对应的电子束缚层132/1材料和/或空穴束缚层132/2材料制备电子束缚层132/1和/或空穴束缚层132/2。
在本实施例中，所述电子束缚层132/1材料的最低未占有轨道能级LUMO可以高于所述子发光层130客体材料的最低未占有轨道能级LUMO。这样的设置使得电子束缚层132/1与子发光层130之间形成能障，从阴极110经电子传输层120传输至子发光层130中的电子在上述能障的作用下无法继续向空穴传输层140方向传输，进而被束缚在该子发光层130内。
示例性的，图10是图7中有机发光二极管结构的能级示意图。需要说明的是，图10示意的是有机发光二极管结构间的能级关系，并不代表有机发光二极管的实际结构。如图10所示，参考图示方向，越靠上的结构其最低未占有轨道能级LUMO越高。
可选的，所述空穴束缚层132/2材料的最高已占有轨道能级HOMO可以低于所述子发光层130客体材料的最高已占有轨道能级HOMO。与上述设置电子束缚层132/1材料的最低未占有轨道能级LUMO高于所述子发光层130客体材料的最低未占有轨道能级LUMO的原因相似，这样的设置使得空穴束缚层132/2与子发光层130之间形成能障，从阳极150经空穴传输层140传输至子发光层130中的空穴在上述能障的作用下无法继续向电子传输层120方向传输，进而被束缚在该子发光层130内。
示例性的，图11是图8中有机发光二极管结构的能级示意图。需要说明的是，图11示意的是有机发光二极管结构间的能级关系，并不代表有机发光二极管的实际结构。如图11所示，参考图示方向，越靠下的结构其最高已占有轨道能级HOMO越低。
可选的，所述载流子束缚层132材料的带隙与所述子发光层130的客体材料的带隙之差可以小于阈值。此处的阈值在材料特性满足的前提下趋于无限小，使得载流子束缚层132材料的带隙与子发光层130的客体材料的带隙相近，以便载流子束缚层132材料被激子形成时释放的能量激发后发出的光颜色与子发光层130发出的光颜色相近。
图12是本发明实施例提供的一种有机发光装置的结构示意图。如图12所示，有机发光装置10包括本发明任一实施例所述的有机发光二极管11。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种有机发光二极管，包括依次层叠的阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层以及阳极；
其中，所述发光层为至少一个载流子束缚层和至少两个子发光层的层叠结构；
所述载流子束缚层靠近所述电子传输层的一侧和远离所述电子传输层的一侧均为所述子发光层；
所述层叠结构靠近所述电子传输层的一侧和远离所述电子传输层的一侧均为所述子发光层。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述载流子束缚层的厚度取值范围为
3.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述载流子束缚层包括电子束缚层和/或空穴束缚层。
4.根据权利要求3所述的有机发光二极管，其特征在于，所述子发光层的客体材料具有式(A)的结构：
所述电子束缚层材料具有式(B)的结构：
所述空穴束缚层材料具有式(C)的结构：
5.根据权利要求3所述的有机发光二极管，其特征在于，所述子发光层的客体材料具有式(D)的结构：
所述电子束缚层材料具有式(E)的结构：
所述空穴束缚层材料具有式(F)的结构：
6.根据权利要求3所述的有机发光二极管，其特征在于，所述子发光层的客体材料具有式(G)的结构：
所述电子束缚层材料具有式(H)的结构：
所述空穴束缚层材料具有式(I)的结构：
7.根据权利要求3所述的有机发光二极管，其特征在于，所述电子束缚层材料的最低未占有轨道能级LUMO高于所述子发光层的客体材料的最低未占有轨道能级LUMO。
8.根据权利要求3所述的有机发光二极管，其特征在于，所述空穴束缚层材料的最高已占有轨道能级HOMO低于所述子发光层的客体材料的最高已占有轨道能级HOMO。
9.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述载流子束缚层材料的带隙与所述子发光层的客体材料的带隙之差小于阈值。
10.一种有机发光装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的有机发光二极管。
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