CN109599493A - 一种有机电致发光器件 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种有机电致发光器件，除了包括：阳极层22和阴极层25，还包括：层叠设置在阳极层22和阴极层25之间的第一发光层23和第二发光层24；第一发光层23包括第一主体材料和第一客体材料；第二发光层24包括第二主体材料和第二客体材料；第一客体材料和第二客体材料的单线态能级与三线态能级差均小于0.3eV。由于该器件增大了整个发光区域的厚度，这不仅能够平衡载流子在发光区的浓度，还使得空穴和电子在靠近电极层的缺陷发光区形成非辐射复合的几率减小，因此能够提高发光器件的电流效率器件。
Description
技术领域
本申请实施例涉及有机发光技术领域，尤其涉及一种有机电致发光器件。
背景技术
有机电致发光器件因具有体形轻薄、发光面积大、可弯曲、便于携带等优点，已被广泛应用于显示屏的制造中。
现有技术中的有机电致发光器件采用的是夹层式三明治结构，如图1所示，现有技术中的有机电致发光器件一般包括：基板11、阳极层12、发光层13、和阴极层14。图1所示的器件的发光原理是：空穴和电子分别从阳极层12和阴极层14注入发光层13，并在发光层13中复合激发发光层13内的发光材料形成激子，激子从激发态跃迁回到基态发出光亮，空穴和电子的辐射复合效率越高，发光效果越好。有机电致发光器件的空穴和电子的辐射复合效率也被称为电流效率。
然而，现有技术中的这种发光器件，由于两个电极层的距离较近，导致复合发光区与电极层的距离也较近，而靠近电极层的发光区域的制造缺陷较多(例如发光材料镀的不均匀)，使得载流子在发光层不同区域的浓度不平衡，最终导致发光器件的电流效率较低，此外空穴和电子也会在这些缺陷处复合，并且复合后形成的载流子容易直从一个电极层进入另一个电极层，而没有激发发光层内的发光材料形成激子，出现空穴和电子非辐射复合的情况，导致发光器件的电流效率也较低，发光效果不理想。
发明内容
本申请实施例提供一种有机电致发光器件，以解决现有技术方案中的有机电致发光器件的电流效率低的技术问题。
根据本申请实施例提供的一种有机电致发光器件，包括：阳极层22和阴极层25，其特征在于，所述器件还包括：层叠设置在所述阳极层22和所述阴极层25之间的第一发光层23和第二发光层24；其中，
所述第一发光层23包括第一主体材料和第一客体材料；
所述第二发光层24包括第二主体材料和第二客体材料；
所述第一客体材料和所述第二客体材料的单线态能级与三线态能级差均小于0.3eV。
可选地，第一主体材料是空穴传输材料。
可选地，层叠设置在第一发光层下的空穴传输层26，所述空穴传输层26由空穴传输材料组成。
可选地，所述第一客体材料和所述第二客体材料的最高占据分子轨道HOMO能级大于所述第一主体材料的HOMO能级，所述第一主体材料的HOMO能级大于所述第二主体材料的HOMO能级，所述第一主体材料的HOMO能级与所述第二主体材料的HOMO能级的差小于0.3eV。
可选地，所述第一主体材料的最低未占分子轨道LUMO能级大于所述第二主体材料的LUMO能级；所述第二主体材料的LUMO能级大于所述第一客体材料和所述第二客体材料的LUMO能级，所述第一主体材料的LUMO能级与所述第二主体材料的LUMO能级的差小于0.3eV。
可选地，所述第一主体材料的三线态能级大于所述第一客体材料的三线态能级。
可选地，所述第二主体材料的三线态能级大于所述第二客体材料的三线态能级。
可选地，所述第一发光层23中所述第一客体材料的浓度为10％-20％wt。
可选地，所述第二发光层24中所述第二客体材料的浓度为10％-20％wt。
可选地，所述第一客体材料为热活化延迟荧光TADF染料；和/或，所述第二客体材料为TADF染料。
可选地，所述第一发光层23的厚度为5nm-15nm；和/或，所述第二发光层24的厚度为5nm-15nm。
本申请实施例提供的一种有机电致发光器件，由于设置了两个发光层(第一发光层和第二发光层)，增大了整个发光区域的厚度，这不仅能够平衡载流子在发光区的不同区域的浓度，还使得空穴和电子在靠近电极层的缺陷发光区形成非辐射复合的几率减小，最终增大了空穴和电子的辐射复合几率，从而能够提高发光器件的电流效率，改善了发光器件的发光效果。
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为现有技术中的一种有机电致发光器件的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种有机电致发光器件的一种具体实现方式中的结构示意图；
图3A为本申请实施例提供的TADF主体材料的几种分子结构示意图；
图3B为图3A中所示的TADF主体材料的分子结构示意图中的基团R1、R2、R3和R4的分子结构示意图；
图3C为图3A中所示的TADF主体材料的分子结构示意图中的基团R5的分子结构示意图；
图4A至图4D分别为本申请实施例提供的TADF染料的四种分子结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种有机电致发光器件的另一种具体实现方式中的结构示意图。
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。
为了解决现有技术中的有机电致发光器件的电流效率低的技术问题，本申请实施例提供了一种有机电致发光器件，下面结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
请参见图2，本申请实施例提供的一种有机电致发光器件，除了包括：基板21、阳极层22和阴极层25之外，还可以包括：层叠设置在阳极层22和阴极层25之间的第一发光层23和第二发光层24。
在本申请实施例中，第一发光层23内可以包括第一主体材料和第一客体材料；第二发光层24内可以包括第二主体材料和第二客体材料。在实际应用中，第一客体材料可以以掺杂的形式存在于第一发光层23中，第二客体材料同样也可以以掺杂的形式存在于第二发光层24中。
其中，第一发光层23中的第一主体材料具体可以是空穴传输材料，例如，具有空穴传输能力的聚对苯撑乙烯类、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类、腙类、吡唑啉类、嚼唑类、咔唑类和丁二烯类材料，等等。由于第一主体材料传输的载流子为空穴(正电荷，Positive charge)，因此空穴传输材料也可以理解为是P型主体材料。
第二发光层24中的第二主体材料可以是常规的主体材料，也可以是具有电子传输能力的材料，例如，8-羟基喹啉铝、1,2,4-三唑衍生物(1,2,4-Triazoles，TAZ)、1,3,4-恶二唑(PBD)、八羟基喹啉铍(Beq2)，等等，由于第二主体材料中传输的载流子为电子(负电荷，Negative charge)，因此第二主体材料也可以理解为是N型主体材料。
第二主体材料还可以是TADF主体材料，图3A示出了可以作为第二主体材料的TADF主体材料的分子结构示意图；图3B示出了图3A中所示的TADF主体材料的分子结构示意图中的基团R1、R2、R3和R4的分子结构示意图，除了图3B中所示的基团外，基团R1还可以从H和Rh中选择；图3C为图3A中所示的TADF主体材料的分子结构示意图中的基团R5的分子结构示意图。
实际应用时，基团R1、R2、R3和R4可以通过图3B中各分子结构中的“虚线”对应的键与图3A中的TADF主体材料的分子结构连接；同样的，R5可以通过图3C中各分子结构中的“虚线”对应的键与图3A中的TADF主体材料的分子结构连接。
还需要说明的是，在TADF主体材料的同一分子结构中，所使用的基团R1、R2、R3和R4的分子结构可以相同也可以不同。
此外，第一客体材料和第二客体材料可以相同，也可以不同。由于发光层中的客体材料的三线激发态(简称三线态)产生的几率通常为单线激发态(简称单线态)产生的几率的三倍，而从三线态回到基态的电子跃迁产生的发光及其微弱，其能量绝大部分以热的形式损失掉了，因此为了充分利用第一客体材料和第二客体材料三线态的能量，在本申请实施例中，第一客体材料和所述第二客体材料的单线态能级与三线态能级差均小于0.3eV，使得三线态能量可以传输给单线态，以提高电流效率，从而提高发光效率。
在一种较佳的实施方式中，第一客体材料和第二客体材料均可以为热活化延迟荧光(Thermal active delay fluorescent，TADF)染料，或者可以是其他单线态能级与三线态能级差小于0.3eV的客体材料。其中，TADF染料例如可以是基于咔唑二氰基苯类衍生物的TADF发光材料、基于二苯基亚砜基的TADF发光材料，以及现有技术中的其他TADF发光材料，等等。
具体来说，第一客体材料和第二客体材料还可以从图4A至图4D所示的几种分子结构的TADF染料中选择。在图4A至图4D中，这四种分子结构的TADF染料依次为：CZ-TRZ1、CZ-TRZ2、CZ-TRZ3和CZ-TRZ1。当然，TADF染料还可以是现有技术中的其他TADF染料，本申请对此不作具体限定。
进一步地，为了提高载流子在发光层中的辐射复合效率，以提高发光器件的电流效率，在本申请实施例中，第一发光层23和第二发光层24中的主体材料和客体材料的能级匹配关系可以为：第一客体材料和第二客体材料的最高占据分子轨道HOMO能级大于第一主体材料的HOMO能级，第一主体材料的HOMO能级大于第二主体材料的HOMO能级，第一主体材料的HOMO能级与第二主体材料的HOMO能级的差小于0.3eV。和/或，第一主体材料的最低未占分子轨道LUMO能级大于第二主体材料的LUMO能级；第二主体材料的LUMO能级大于第一客体材料和第二客体材料的LUMO能级，第一主体材料的LUMO能级与第二主体材料的LUMO能级的差小于0.3eV。
此外，为了避免主体材料对客体材料上的三线态激子的湮灭现象，提高客体材料的发光效率，在本申请实施例中，第一主体材料的三线态能级还可以大于第一客体材料的三线态能级；和/或，第二主体材料的三线态能级可以大于第二客体材料的三线态能级。
在一种较佳的实施例中，第一客体材料和第二客体材料的三线态能级T1 H在2.5eV-2.6eV之间，第一主体材料与第一客体材料形成的激子的能级可以为2.6eV-3.0eV，第二主体材料与第二客体材料形成的激子的能级也可以为2.6eV-3.0eV。不难理解，将客体材料的三线态能级设置在2.5eV-2.6eV之间，将主体材料与客体材料形成的激子的能级设置在2.6eV-30eV之间，一方面可以防止主体材料使客体材料中的三线态激子被湮灭的现象，另一方面可以避免发光层中产生较高的热量，保证了发光层中的发光材料的稳定性。
再有，除了主体材料与客体材料之间的能级匹配关系对电流效率的影响外，客体材料在主体材料中的掺杂浓度对发光效率也有较大影响。申请人通过实验验证发现，在本申请实施例中，将第一客体材料在第一发光层23中的浓度设置为10％-20％wt(如10％wt、15wt％或20％wt)，和/或将第二客体材料在第二发光层24中的浓度设置为10％-20％wt(如10％wt、15wt％或20％wt)，可以进一步提升本申请实施例提供的一种有机电致发光器件的电流效率。
需要另外说明的是，在本申请实施例中，第一客体材料在第一发光层23中的掺杂浓度，与第二客体材料在第二发光层24中的掺杂浓度可以相同也可以不同。
不难理解，本申请实施例提供的一种有机电致发光器件，由于设置了两个发光层(第一发光层23和第二发光层24)，增大了整个发光区域的厚度，这不仅能够平衡载流子在发光区的不同区域的浓度，还使得空穴和电子在靠近电极层的缺陷发光区形成非辐射复合的几率减小，最终增大了空穴和电子的辐射复合几率，从而能够提高发光器件的电流效率，改善了发光器件的发光效果。
请继续参考图5，图5示出了本申请实施例提供的一种有机电致发光器件的另一种具体实施方式的结构示意图。
如图5所示，与图2所示的实施例的不同之处在于，在另一种具体实现方式中，本申请实施例提供的一种有机电致发光器件，除了可以包括：基板21、阳极层22、阴极层25和层叠的第一发光层23和第二发光层24之外，还可以包括：层叠设置在第一发光层下的空穴传输层26，空穴传输层(26)可以由空穴传输材料组成。在图5中，空穴传输层26具体位于第一发光层23和阳极层22之间。
由于在有机电致发光器件的实际制备过程中，阳极层22产生的空穴的数量和阴极层25产生的电子的数量并不完全相等。这意味着在空穴向阴极传输或电子向阳极传输的过程中，有一部分空穴不能遇到与之传输方向相反的电子，或者有一部分电子不能遇到与之传输方向相反的空穴，从而无法复合形成激子，这无疑会降低发光器件的电流效率。
为了解决这一问题，本申请实施例在第一发光层23之下层叠设置了一层空穴传输层26，以控制空穴定向有序的传输，最终使电流效率得以提升。
举例来说，空穴传输层26具体可以由以下类别的材料制成：聚对苯撑乙烯类、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类、腙类、吡唑啉类、嚼唑类、咔唑类和丁二烯类材料，等等。
同样的，为了控制阴极产生的电子定向有序的传输，如图5所示，本申请实施例提供的一种有机电致发光器件，还可以包括：层叠设置在第二发光层24之上的电子传输层27；具体来说，电子传输层27设置在第二发光层24与阴极层25之间。
电子传输层27一般采用具有大的共扼平面的芳香族化合物制成，例如，如8-羟基喹啉铝、1.2.4-三唑衍生物(1,2,4-Triazoles，TAZ)、1,3,4-恶二唑(PBD)、八羟基喹啉铍(Beq2)，等等。
另外，由于在有机电致发光器件的实际制备过程中，阳极层22产生的空穴的数量通常大于阴极层25产生的电子的数量，因此，如图5所示，本申请实施例提供的一种有机电致发光器件，还可以包括：层叠设置在第二发光层之上的电子注入层28，在图5中，电子注入层28具体设置在第二发光层24与阴极层25之间、电子传输层27之上。设置电子注入层28后，可以使传输至发光层(第一发光层23和第二发光层24)的电子和空穴的数量相当，从而增大空穴和电子复合的几率，以进一步地提高本申请实施例提供的有机电致发光器件的电流效率。
电子注入层28具体可以由以下材料制成：LiF和8_羟基喹啉锂(Liq)，等等。
还需要说明的是，由于激子的活跃时间一般在10-6s-10-7s，折合成激子的运动距离，大约在10nm左右，在一种具体实施方式中，本申请实施例提供的一种有机电致发光器件中第一发光层23的厚度可以为5nm-15nm；和/或，第二发光层24的厚度可以为5nm-15nm。在实际应用中，第一发光层23和第二发光层24的厚度可以根据实际需要进行设定，并不受上述范围的限定。并且，第一发光层23和第二发光层24的厚度可以相同也可以不同。
可以理解，若将第一发光层23和第二发光层25厚度设置的太小，当激子从第一发光层23和第二发光层24的交界处向两侧运动到达第一发光层23或第二发光层24的边缘时，激子中还有能量，但由于此处缺乏发光材料使得激子的能量得不到充分利用，如此，便在一定程度上限制了电流效率的提高。而如果将第一发光层23和第二发光层25厚度设置的过大，则在激子从第一发光层和第二发光层的交界处向两侧运动时，可能出现激子还未到达阳极层23或阴极层24的边缘能量已消耗殆尽，无法激发发光材料发光，这又会使阳极层23和阴极层24边缘处的发光材料得不到利用，造成发光材料的浪费。
申请人通过设置对比实验，证明了本申请实施例(图2或图5)提供的一种有机电致发光器件的良好效果。表1列出了，本申请实施例提供的具有第一发光层和第二发光层的有机电致发光器件，与仅设置有第一发光层或第二发光层的两种有机电致发光器件的电流效率对比结果。
在表1中，器件1代表仅设置有第二发光层的有机电致发光器件，其中，第二发光层包括N型主体材料和20％wt的TADF客体材料，且N型主体的厚度为30nm。器件2代表仅设置有第一发光层的有机电致发光器件，其中，第一发光层包括P型主体材料和20％wt的TADF客体材料，且P型主体的厚度为30nm。器件3代表本申请实施例提供的具有第一发光层和第二发光层的有机电致发光器件，其中，第一发光层包括P型主体材料和20％wt的TADF客体材料，第二发光层包括N型主体材料和20％wt的TADF客体材料，并且，N型主体的厚度为15nm，P型主体的厚度为15nm。
表1
从表1中可以看出，当要求亮度均为2000cd/m2时，器件1和器件2的电流效率明显低于器件3，同时，器件2的电流效率略高于器件1的电流效率。这说明，本申请实施例提供的有机电致发光器件可以提升电流效率，并且，相比于在N型主体材料中掺杂TADF染料形成第二发光层，在P型主体材料中掺杂TADF染料形成的第一发光层更有助于提高发光器件的电流效率。
下面对本申请实施例提供的一种有机电致发光器件的制备过程进行简要地说明。
以图2所示的实施例提供的一种有机电致发光器件为例，其制备过程大致可以为：首先，可以采用蒸镀的方法在基板21(可以是玻璃基板)上形成阳极层22；其次，采用共蒸镀的方式在阳极层22上形成包括第一主体材料和空穴传输材料的第一发光层23；然后采用共蒸镀的方式在第一发光层23上形成包括第二主体材料和第二客体材料的第二发光层24；最后，再采用蒸镀的方式在第二发光层24上形成阴极层25。
可以理解，上述制备过程仅仅是一个示例，在实际应用过程中也可以采用其他不同于上述方式的制备方式获得本申请实施例提供的一种有机电致发光器件，这均是合理的。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种有机电致发光器件，包括：阳极层(22)和阴极层(25)，其特征在于，所述器件还包括：层叠设置在所述阳极层(22)和所述阴极层(25)之间的第一发光层(23)和第二发光层(24)；其中，
所述第一发光层(23)包括第一主体材料和第一客体材料；
所述第二发光层(24)包括第二主体材料和第二客体材料；
所述第一客体材料和所述第二客体材料的单线态能级与三线态能级差均小于0.3eV。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述的第一主体材料是空穴传输材料。
3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：层叠设置在第一发光层下的空穴传输层(26)，所述空穴传输层(26)由空穴传输材料组成。
4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一客体材料和所述第二客体材料的最高占据分子轨道HOMO能级大于所述第一主体材料的HOMO能级，所述第一主体材料的HOMO能级大于所述第二主体材料的HOMO能级，所述第一主体材料的HOMO能级与所述第二主体材料的HOMO能级的差小于0.3eV。
5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一主体材料的最低未占分子轨道LUMO能级大于所述第二主体材料的LUMO能级；所述第二主体材料的LUMO能级大于所述第一客体材料和所述第二客体材料的LUMO能级，所述第一主体材料的LUMO能级与所述第二主体材料的LUMO能级的差小于0.3eV。
6.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一主体材料的三线态能级大于所述第一客体材料的三线态能级。
7.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第二主体材料的三线态能级大于所述第二客体材料的三线态能级。
8.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一发光层(23)中所述第一客体材料的浓度为10％-20％wt；和/或，所述第二发光层(24)中所述第二客体材料的浓度为10％-20％wt。
9.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一客体材料为热活化延迟荧光TADF染料；和/或，所述第二客体材料为TADF染料。
10.根据权利要求1-9任一项所述的器件，其特征在于，所述第一发光层(23)的厚度为5nm-15nm；和/或，所述第二发光层(24)的厚度为5nm-15nm。
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