CN110551110B - 空间电荷转移化合物、以及包括该化合物的有机发光二极管和有机发光显示装置 - Google Patents

空间电荷转移化合物、以及包括该化合物的有机发光二极管和有机发光显示装置 Download PDF

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Abstract

本公开提供了由下式表示的空间电荷转移化合物，以及包括所述空间电荷转移化合物的OLED和有机发光显示装置。
Figure DDA0002080527650000011

Description

空间电荷转移化合物、以及包括该化合物的有机发光二极管 和有机发光显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年6月1日提交的韩国专利申请第10-2018-0063614号的优先权和权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
技术领域
本发明涉及发光材料，更特别地涉及具有优异的发光效率的空间电荷转移化合物，以及包括该空间电荷转移化合物的OLED和有机发光显示装置。
背景技术
大尺寸显示装置的要求已导致作为图像显示装置的平板显示装置的发展。在平板显示装置中，OLED已快速发展。
在OLED中，当来自用作电子注入电极的阴极的电子和来自用作空穴注入电极的阳极的空穴被注入到发光材料层中时，电子和空穴结合在一起并消失，使得光从OLED发射。柔性基板(例如，塑料基板)能够用作OLED的基础基板，该OLED具有优异的驱动电压、功耗和色纯度特性。
OLED包括在基板上作为阳极的第一电极、面对第一电极的作为阴极的第二电极、以及在它们之间的有机发光层。
为了提高发光效率，有机发光层可以包括顺序堆叠在第一电极上的空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发光材料层(EML)、电子传输层(HTL)和电子注入层(EIL)。
空穴经由HIL和HTL从第一电极转移到EML中，电子经由EIL和ETL从第二电极转移到EML中。
电子和空穴在EML中结合以产生激子，激子从激发态转变为基态，从而发射光。
EML的发光材料的外量子效率可以通过以下等式表示：
ηext＝ηint×г×Φ×ηout-coupling
在上式中，“ηint”是内量子效率，“г”是电荷平衡因子，“Φ”是辐射量子效率，“ηout-coupling”是输出耦合效率。
电荷平衡因子“г”表示在产生激子时空穴和电子之间的平衡。通常，假设1：1匹配的空穴和电子，则电荷平衡因子具有值“1”。辐射量子效率“Φ”是关于发光材料的有效发光效率的值。在主体-掺杂剂体系中，辐射量子效率取决于掺杂剂的荧光量子效率。
内量子效率“ηint”是产生光的激子与由空穴和电子的结合产生的激子的比率。在荧光化合物中，内量子效率的最大值为0.25。当空穴和电子结合产生激子时，根据自旋结构，单线态激子与三线态激子的比率为1：3。然而，在荧光化合物中，仅单线态激子而不包括三线态激子参与发光。
输出耦合效率“ηout-coupling”是从显示装置发射的光与从EML发射的光的比率。当各向同性化合物以热蒸镀法沉积以形成薄膜时，发光材料是随机取向的。在这种情况下，显示装置的输出耦合效率可以假设为0.2。
因此，包括荧光化合物作为发光材料的OLED的最大发光效率小于约5％。
为了克服荧光化合物的发光效率的缺点，已经开发了用于OLED的磷光化合物，其中单线态激子和三线态激子都参与发光。
引入和开发了具有相对高效率的红色磷光化合物和绿色磷光化合物。但是，没有蓝色磷光化合物满足发光效率和可靠性的要求。
发明内容
因此，本公开实施方式涉及一种空间电荷转移化合物(space-through chargetransfer compound)以及使用该空间电荷转移化合物的OLED和有机发光显示装置，其基本上消除了由于现有技术的局限性和缺点所致的一个或多个问题。
本公开实施方式的一个目的在于提供具有高发光效率的空间电荷转移化合物。
本公开实施方式的另一目的在于提供具有改善的发光效率的OLED和有机发光显示装置。
本公开的其他特征和优点将在下面的描述中阐述，并且某种程度上从该描述中将显而易见，或者可以通过本发明的实践来获知。本发明的目的和其他优点将通过在书面表达的说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些和其他优点并且根据本发明各实施方式的目的，如在此实施和广泛描述的，各实施方式涉及一种
Figure BDA0002080527630000031
的空间电荷转移化合物，其中，A选自式2，且D选自式3：[式2]
Figure BDA0002080527630000032
[式3]
Figure BDA0002080527630000033
其中X1、X2和X3各自独立地为碳或氮，且X1至X3中的至少一个为氮，其中R1和R2各自独立地选自由氢、C1-C10烷基和C6-C30芳基组成的群组，R3和R4各自独立地选自由氢、氰基和C1-C10烷基组成的群组，以及其中R5和R6各自独立地选自由氢和杂芳基组成的群组，R7和R8各自为氢或R7和R8键合在一起以形成稠环。
各实施方式还涉及有机发光二极管，包括：第一电极；面向第一电极的第二电极；和在所述第一电极和所述第二电极之间的第一发光材料层，所述第一发光材料层包括所述的空间电荷转移化合物。
各实施方式还涉及有机发光显示装置，包括：基板；在所述基板上的所述的有机发光二极管；和覆盖所述有机发光二极管的封装膜。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所主张的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解并且被并入和构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的各实施方式并且与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是图解根据本公开的空间电荷转移化合物的发光机理的视图。
图2A和图2B是图解在根据本公开的空间电荷转移化合物中电荷转移的视图。
图3A和图3B是示出根据本公开的空间电荷转移化合物1的HOMO分布和LUMO分布的视图。
图4A和图4B是示出对比化合物1的HOMO分布和LUMO分布的视图。
图5A和图5B是示出根据本公开的空间电荷转移化合物13的HOMO分布和LUMO分布的视图。
图6A和图6B是示出对比化合物2的HOMO分布和LUMO分布的视图。
图7是根据本公开的有机发光显示装置的示意性截面图。
图8是根据本公开的有机发光二极管(OLED)的示意性截面图。
图9是根据本公开的有机发光二极管(OLED)的示意性截面图。
图10是根据本公开的有机发光二极管(OLED)的示意性截面图。
具体实施方式
现在将详细参考示例实施方式，其实施例在附图中予以图解。
本公开的空间电荷转移化合物具有：联苯核(或桥)；电子受体部分，其与联苯核的2-位和联苯核的2’-位中的一个键合(连接)；和电子给体部分，其与联苯核的2-位和联苯核的2’-位中的另一个键合。空间电荷转移化合物可由以下的式1表示。
[式1]
Figure BDA0002080527630000051
在式1中，作为电子受体部分的A选自式2。
[式2]
Figure BDA0002080527630000052
在式2中，X1、X2和X3各自独立地为碳或氮，且X1至X3中的至少一个为氮。此外，R1和R2各自独立地选自由氢、C1-C10烷基和C6-C30芳基组成的群组。例如，R1和R2各自可以是苯基。R3和R4各自独立地选自由氢、氰基和C1-C10烷基组成的群组。
例如，电子受体部分A可以选自式3。
[式3]
Figure BDA0002080527630000053
在式1中，作为电子给体部分的D选自式4。
[式4]
Figure BDA0002080527630000061
在式4中，R5和R6各自独立地选自由氢和杂芳基组成的群组。例如，R5和R6各自可以是咔唑基。此外，R7和R8各自为氢或R7和R8键合在一起以形成稠环。
例如，电子给体部分D可以选自式5。
[式5]
Figure BDA0002080527630000062
在空间电荷转移化合物中，电子给体部分和电子受体部分在该分子中键合(结合或连接)，使得最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)之间的重叠减少。结果，产生电荷转移复合物，并且改善了空间电荷转移化合物的发光效率。即，在空间电荷转移化合物中，三线态激子用于发光，使得发光效率得以提高。
换句话说，由于本公开的空间电荷转移化合物包括电子给体部分和电子受体部分两者，因此电荷容易在该分子中被转移，发光效率得以提高。
在本公开的空间电荷转移化合物中，由于电子给体部分和电子受体部分分别键合到联苯核的2-位和2’-位，所以电子给体部分和电子受体部分之间的间隙或距离得以减小或最小化。因此，经由电子给体部分和电子受体部分之间的空间直接产生电荷转移，使得空间电荷转移化合物中的共轭长度变得比通过键合轨道产生电荷转移的另一种化合物短。结果，能够防止发光中的红移问题，并且本公开的空间电荷转移化合物能够提供深蓝色发光。
参照图1，其为图解根据本公开的空间电荷转移化合物的发光机理的视图，在本公开的空间电荷转移化合物中，三线态激子以及单线态激子都参与发光，使得发光效率得以提高。
即，三线态激子被场或热激活，三线态激子和单线态激子转移到中间态“I1”并转变为基态“S0”而发光。换句话说，单线态“S1”和三线态“T1”转变为中间态“I1”(S1->I1<-T1)，并且处于中间态“I1”的单线态激子和三线态激子参与发光，使得发射效率得以提高。具有上述发光机理的化合物可称为场激活延迟荧光(FADF)化合物或热激活延迟荧光(TADF)化合物。
在现有技术的荧光化合物中，由于HOMO和LUMO分散在整个分子中，因此HOMO和LUMO的相互转化是不可能的。(选择法则)
然而，在FADF化合物中，由于分子中HOMO和LUMO之间的重叠相对较小，因此HOMO和LUMO之间的相互作用很小。因此，一个电子的自旋态的变化不会影响其他电子，且产生了不符合选择法则的新的电荷转移带。
此外，由于电子给体部分和电子受体部分在分子中在空间上彼此间隔开，因此在极化状态下产生偶极矩。在极化状态偶极矩中，HOMO和LUMO之间的相互作用进一步减小，使得发光机理不符合选择法则。因此，在FADF化合物或TADF化合物中，能够产生从三线态“T1”和单线态“S1”到中间态“I1”的转变，使得三线态激子能够参与发光。
当OLED被驱动时，产生从25％单线态“S1”激子和75％三线态“T1”激子到中间态“I1”的系间转变(系间跨越)，以及处于中间态“I1”的单线态激子和三线态激子转变为基态而发光。结果，FADF化合物具有100％的理论量子效率。
例如，式1中的空间电荷转移化合物可以是式6中的化合物中的一种。
[式6]
Figure BDA0002080527630000081
Figure BDA0002080527630000091
本公开的空间电荷转移化合物具有宽的能带隙，使得使用该化合物的OLED的发光效率得到提高。
式6中的化合物1的HOMO分布和LUMO分布示于图3A和图3B，式7的对比化合物1的HOMO分布和LUMO分布示于图4A和图4B。式6中的化合物13的HOMO分布和LUMO分布示于图5A和图5B，式8的对比化合物2的HOMO分布和LUMO分布示于图6A和图6B。化合物1和13以及对比化合物1和2的HOMO的能级、LUMO的能级和能带隙(Eg)列于表1中。
[式7]
Figure BDA0002080527630000101
[式8]
Figure BDA0002080527630000102
表1
HOMO LUMO Eg
化合物1 5.22 1.74 3.48
对比化合物1 5.33 1.98 3.35
化合物13 5.52 1.92 3.6
对比化合物2 5.60 2.14 3.46
如图3A至图6B和表1所示，相较于对比化合物而言，在本公开的空间电荷转移化合物中，HOMO和LUMO易于分离，且能带隙增加。因此，在本公开的空间电荷转移化合物中，三线态激子参与发光，使得提高发光效率和提供深蓝色发光。
合成
1.化合物1的合成
(1)化合物B
[反应式1-1]
Figure BDA0002080527630000111
在N2气体吹扫系统中，将化合物A和丁基锂(BuLi，1.5当量)加入乙醚中，并在-78℃的温度下搅拌混合物。将混合物反应2小时之后，加入硼酸三甲酯(1.2当量)，并在-78℃的温度下搅拌混合物30分钟。将混合物在室温下反应14小时。加入含HCl的去离子水(30ml)，除去有机溶剂。过滤残余物，得到白色固体化合物B。
(2)化合物D
[反应式1-2]
Figure BDA0002080527630000112
在N2气体吹扫系统中，将化合物B、化合物C(0.6当量)、Pd(0)(0.1当量)和碳酸钾(4.0当量)加入甲苯中，并在油浴中于80℃的温度下搅拌混合物34小时。将水加入该混合物并进行萃取。使用己烷和二氯甲烷(7：1)的展开溶剂进行柱色谱，得到白色固体化合物D。
(3)化合物E
[反应式1-3]
Figure BDA0002080527630000121
在N2气体吹扫系统中，将咔唑、化合物C(0.5当量)、CuI(0.1当量)、二氨基环己烷(3.5当量)和磷酸钾(4.0当量)加入1,4-二恶烷中，并在油浴中于90℃的温度下搅拌混合物12小时。将水加入该混合物并进行萃取。使用己烷和二氯甲烷(9：1)的展开溶剂进行柱色谱，得到白色固体化合物E。
(4)化合物F
[反应式1-4]
Figure BDA0002080527630000122
在N2气体吹扫系统中，将化合物E和BuLi(1.5当量)加入乙醚中，在-78℃的温度下搅拌混合物。将混合物反应2小时之后，加入硼酸三甲酯(1.2当量)，并将混合物在-78℃的温度下搅拌30分钟。将混合物在室温下反应24小时。加入含HCl的去离子水(30ml)，除去有机溶剂。过滤残余物，得到白色固体化合物F。
(5)化合物1
[反应式1-5]
Figure BDA0002080527630000131
在N2气体吹扫系统中，将化合物F、化合物D(1.3当量)、Pd(0)(0.1当量)和碳酸钾(4.0当量)加入甲苯中，并在油浴中于80℃的温度下搅拌混合物48小时。将水加入该混合物并进行萃取。使用己烷和二氯甲烷(9.5：0.5)的展开溶剂进行柱色谱，得到白色固体化合物1。
2.化合物13的合成
(1)化合物H
[反应式2-1]
Figure BDA0002080527630000132
在N2气体吹扫系统中，将化合物G和CuCN(1.5当量)加入二甲基甲酰胺(DMF)中，并将混合物在150℃的温度下搅拌48小时。将混合物缓慢地加入0℃的冰水中并搅拌30分钟。加入氨水溶液并进行萃取。除去溶剂，所得物用二氧化硅吸附。使用二氯甲烷和己烷(1：1)的展开溶剂进行柱色谱，得到固体化合物H。
(2)化合物I
[反应式2-2]
Figure BDA0002080527630000141
在N2气体吹扫系统中，将化合物H、咔唑(0.5当量)、CuI(0.1当量)、二氨基环己烷(3.5当量)和磷酸钾(4.0当量)加入1,4-二恶烷中，将混合物在油浴中于90℃的温度下搅拌24小时。将水加入混合物中并进行萃取。使用己烷和乙酸乙酯(7：1)的展开溶剂进行柱色谱，得到白色固体化合物I。
(3)化合物13
[反应式2-3]
Figure BDA0002080527630000142
在N2气体吹扫系统中，将化合物B、化合物I(1.3当量)、Pd(0)(0.1当量)和碳酸钾(4.0当量)加入甲苯中，并在油浴中于80℃的温度下搅拌混合物50小时。将水加入该混合物并进行萃取。使用己烷和乙酸乙酯(6：1)的展开溶剂进行柱色谱，得到白色固体化合物13。
3.化合物8的合成
(1)化合物K
[反应式3-1]
Figure BDA0002080527630000151
在N2气体吹扫系统中，将化合物J和丁基锂(BuLi，1.5当量)加入乙醚中，并在-78℃的温度下搅拌混合物。将混合物反应1小时之后，加入硼酸三甲酯(1.2当量)，并在-78℃的温度下搅拌混合物30分钟。将混合物在室温下反应12小时。加入含HCl的去离子水(30ml)，除去有机溶剂。过滤残余物，得到白色固体化合物K。
(2)化合物M
[反应式3-2]
Figure BDA0002080527630000152
在N2气体吹扫系统中，将化合物K、化合物L(0.5当量)、CuI(0.1当量)、二氨基环己烷(3.5当量)和磷酸钾(4.0当量)加入1,4-二恶烷中，将混合物在油浴中于60℃的温度下搅拌24小时。将水加入混合物中并进行萃取。使用己烷和二氯甲烷(9：1)的展开溶剂进行柱色谱，得到白色固体化合物M。
(3)化合物O
[反应式3-3]
Figure BDA0002080527630000161
在N2气体吹扫系统中，将化合物M、化合物N(0.6当量)、Pd(0)(0.1当量)和碳酸钾(4.0当量)加入甲苯中，并在油浴中于80℃的温度下搅拌混合物12小时。将水加入该混合物并进行萃取。蒸发溶剂，得到黄色固体化合物O。
(4)化合物Q
[反应式3-4]
Figure BDA0002080527630000162
在N2气体吹扫系统中，将化合物P、联咔唑(0.45当量)、CuI(0.1当量)、二氨基环己烷(3.5当量)和磷酸钾(4.0当量)加入1,4-二恶烷中，将混合物在油浴中于60℃的温度下搅拌14小时。将水加入混合物中并进行萃取。使用己烷和二氯甲烷(10：1)的展开溶剂进行柱色谱，得到白色固体化合物Q。
(5)化合物8
[反应式3-5]
Figure BDA0002080527630000171
在N2气体吹扫系统中，将化合物Q、化合物O(1.3当量)、Pd(0)(0.1当量)和碳酸钾(4.0当量)加入甲苯中，并在油浴中于100℃的温度下搅拌混合物24小时。将水加入该混合物并进行萃取。使用己烷和二氯甲烷(5：1)的展开溶剂进行柱色谱，得到白色固体化合物8。
4.化合物19的合成
(1)化合物T
[反应式4-1]
Figure BDA0002080527630000172
在N2气体吹扫系统中，将化合物R、化合物S(1.0当量)、Pd(0)(0.1当量)和碳酸钾(4.0当量)加入甲苯中，并在油浴中于80℃的温度下搅拌混合物18小时。将水加入该混合物并进行萃取。使用己烷和二氯甲烷(9：1)的展开溶剂进行柱色谱，得到白色固体化合物T。
(2)化合物U
[反应式4-2]
Figure BDA0002080527630000181
在N2气体吹扫系统中，将化合物T、咔唑(0.5当量)、CuI(0.1当量)、二氨基环己烷(3.5当量)和磷酸钾(4.0当量)加入1,4-二恶烷中，将混合物在油浴中于80℃的温度下搅拌12小时。将水加入混合物中并进行萃取。使用己烷和二氯甲烷(9：1)的展开溶剂进行柱色谱，得到白色固体化合物U。
(3)化合物19
[反应式4-3]
Figure BDA0002080527630000182
在N2气体吹扫系统中，将化合物U、化合物B(1.4当量)、Pd(0)(0.15当量)和碳酸钾(4.0当量)加入甲苯中，并在油浴中于100℃的温度下搅拌混合物24小时。将水加入该混合物并进行萃取。使用己烷和二氯甲烷(8：1)的展开溶剂进行柱色谱，得到白色固体化合物19。
在本公开的空间电荷转移化合物中，25％的单线态激子和75％的三线态激子通过外力，即当OLED被驱动时产生的场，转变为中间态。(系间跨越。)处于中间态的激子转变为基态，使得发光效率得以提高。即，在荧光化合物中，由于单线态激子和三线态激子均参与发光，所以发光效率得以提高。
OLED
将ITO层沉积在基板上并洗涤以形成阳极(3mm×3mm)。将基板装入真空室中，在约10-6至10-7Torr的基准压力下，在阳极上依次形成空穴注入层、空穴传输层、发光材料层、电子传输层、电子注入层和阴极(Al)。使用式9中的材料组成的主体和掺杂剂(30wt％)形成发光材料层。
[式9]
Figure BDA0002080527630000191
(1)实施例1(Ex1)
使用式6中的化合物1作为发光材料层中的掺杂剂。
(2)实施例2(Ex2)
使用式6中的化合物13作为发光材料层中的掺杂剂。
(3)实施例3(Ex3)
使用式6中的化合物8作为发光材料层中的掺杂剂。
(4)实施例4(Ex4)
使用式6中的化合物19作为发光材料层中的掺杂剂。
(5)比较例1(Ref1)
使用式7中的化合物作为发光材料层中的掺杂剂。
(6)比较例2(Ref2)
使用式8中的化合物作为发光材料层中的掺杂剂。
测量实施例1至4以及比较例1和2中的OLED的特性，即PL最大值(PLmax,nm)、发光激子的消光时间(Tau,μs)、电压(V)、电流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)、外量子效率(EQE,％)、颜色坐标指数(CIE(X),CIE(Y))、寿命(T95,hr)，并且列于表2。寿命是将亮度从初始亮度(300nit)变为95％的时间。
表2
Figure BDA0002080527630000201
如表2所示，与比较例1和比较例2的OLED相比，本公开的包括空间电荷转移化合物的OLED具有高发光效率和长寿命并且提供深蓝色发光。
例如，式6的化合物1和化合物13以及式7的对比化合物1和式8的对比化合物2在电子给体部分的键合位置存在差异，在化合物1和化合物13的电子受体部分与电子给体部分之间的距离减少。因此，经由电子给体部分和电子受体部分之间的空间的电荷转移性能得到改善，使得本公开的空间电荷转移化合物具有高发光效率、长寿命和深蓝色发光的优点。
此外，由于发光激子的消光时间是几微秒，因此本公开的空间电荷转移化合物具有延迟的荧光特性。一般的荧光材料具有几纳秒的消光时间。
图7是根据本公开的有机发光显示装置的示意性截面图。
如图7所示，OLED装置100包括基板110、TFT Tr和连接到TFT Tr的有机发光二极管D。
基板110可以是玻璃基板或塑料基板。例如，基板110可以是聚酰亚胺基板。
缓冲层120形成在基板上，TFT Tr形成在缓冲层120上。缓冲层120可以省略。
半导体层122形成在缓冲层120上。半导体层122可以包括氧化物半导体材料或多晶硅。
当半导体层122包括氧化物半导体材料时，可以在半导体层122下方形成遮光图案(未示出)。到半导体层122的光被遮光图案遮挡或阻挡，使得半导体层122的热降解能够得到防止。另一方面，当半导体层122包括多晶硅时，杂质可能被掺杂到半导体层122的两侧。
栅极绝缘层124形成在半导体层122上。栅极绝缘层124可以由诸如氧化硅或氮化硅的无机绝缘材料形成。
由导电材料(例如金属)形成的栅极130形成在栅极绝缘层124上，以对应于半导体层122的中心。
在图7中，栅极绝缘层124形成在基板110的整个表面上。或者，栅极绝缘层124可以被图案化为具有与栅极130相同的形状。
由绝缘材料形成的层间绝缘层132形成在栅极130上。层间绝缘层132可以由无机绝缘材料(例如，氧化硅或氮化硅)或有机绝缘材料(例如苯并环丁烯或光亚克力(photo-acryl))形成。
层间绝缘层132包括暴露半导体层122的两侧的第一接触孔134和第二接触孔136。第一接触孔134和第二接触孔136定位在栅极130的两侧，以与栅极130间隔开。
第一接触孔134和第二接触孔136穿过栅极绝缘层124而形成。或者，当栅极绝缘层124被图案化为具有与栅极130相同的形状时，第一接触孔134和第二接触孔136仅穿过层间绝缘层132而形成。
由导电材料(例如，金属)形成的源极140和漏极142形成在层间绝缘层132上。
源极140和漏极142相对于栅极130彼此间隔开，并且分别经由第一接触孔134和第二接触孔136接触半导体层122的两侧。
半导体层122、栅极130、源极140和漏极142构成TFT Tr。TFT Tr用作驱动元件。
在TFT Tr中，栅极130、源极140和漏极142定位在半导体层122上方。即，TFT Tr具有共平面结构。
或者，在TFT Tr中，栅极可以定位在半导体层下方，源极和漏极可以定位在半导体层上方，使得TFT Tr可以具有反向交错结构。在这种情况下，半导体层可以包括非晶硅。
虽然未示出，但是栅极线和数据线彼此交叉以限定像素区域，开关TFT形成为连接到栅极线和数据线。开关TFT连接到作为驱动元件的TFT Tr。
此外，可形成为与栅极线和数据线之一平行并且与栅极线和数据线之一间隔开的电源线，以及用于保持一帧中的TFT Tr的栅极的电压的存储电容器可以进一步形成。
包括暴露TFT Tr的漏极142的漏极接触孔152的钝化层150形成为覆盖TFT Tr。
经由漏极接触孔152连接到TFT Tr的漏极142的第一电极160分别形成在每个像素区域中。第一电极160可以是阳极且可由具有相对高功函数的导电材料形成。例如，第一电极160可以由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明导电材料形成。
当OLED器件100以顶部发射型操作时，反射电极或反射层可以形成在第一电极160的下方。例如，反射电极或反射层可以由铝-钯-铜(APC)合金形成。
堤层166形成在钝化层150上以覆盖第一电极160的边缘。即，堤层166定位在像素区域的边界处且暴露该像素区域中第一电极160的中心。
有机发光层162形成在第一电极160上。有机发光层162包括式1的空间电荷转移化合物。空间电荷转移化合物可用作掺杂剂，并且有机发光层162还可包括主体。例如，掺杂剂可具有相对于主体的约1重量％至30重量％。有机发光层162提供蓝光。
有机发光层162可以具有单层结构的包括发光材料的发光材料层。为了提高OLED器件的发光效率，有机发光层162可以具有多层结构。
第二电极164形成在基板110上方形成有机发光层162的地方。第二电极164覆盖显示区域的整个表面，并且可以由具有相对低功函数的导电材料形成以用作阴极。例如，第二电极164可以由铝(Al)、镁(Mg)或Al-Mg合金形成。
第一电极160、有机发光层162和第二电极164构成有机发光二极管D。
封装膜170形成在第二电极164上，以防止水分渗透到有机发光二极管D中。封装膜170包括顺序堆叠的第一无机绝缘层172、有机绝缘层174和第二无机绝缘层176，但不限于此。
用于减少环境光反射的偏振板(未示出)可以设置在顶部发射型有机发光二极管D上方。例如，偏振板可以是圆偏振板。
此外，覆盖窗(未示出)可以附接到封装膜170或偏振板。在这种情况下，基板110和覆盖窗具有柔性特性，使得可以提供柔性OLED装置。
图8是根据本公开的有机发光二极管(OLED)的示意性截面图。
如图8所示，有机发光二极管D包括彼此面对的第一电极160和第二电极164，以及它们之间的有机发光层162。有机发光层162包括在第一电极160和第二电极164之间的发光材料层(EML)240、在第一电极160和EML 240之间的空穴传输层(HTL)220和在第二电极164和EML 240之间的电子传输层(ETL)260。
此外，有机发光层162还可包括在第一电极160和HTL 220之间的空穴注入层(HIL)210和在第二电极164和ETL 260之间的电子注入层(EIL)270。
此外，有机发光层162还可包括在HTL 220和EML 240之间的电子阻挡层(EBL)230以及在EML 240和ETL 260之间的空穴阻挡层(HBL)250。
EML 240包括式1的空间电荷转移化合物作为掺杂剂，并且还可包括主体。
主体的HOMO“HOMOHost”的能级与掺杂剂的HOMO“HOMODopant”的能级之间的差值或主体的LUMO“LUMOHost”的能级与掺杂剂的LUMO“LUMODopant”的能级之间的差值小于约0.5eV。在这种情况下，从主体到掺杂剂的电荷转移效率可得以提高。
掺杂剂的三线态能级小于主体的三线态能级，并且掺杂剂的单线态能级与掺杂剂的三线态能级之间的差值小于0.3eV。(ΔEST≤0.3eV。)随着差值“ΔEST”越小，发光效率越高。此外，即使掺杂剂的单线态能级与掺杂剂的三线态能级之间的差值“ΔEST”约为相对较大的0.3eV，单线态激子和三线态激子也能够转变为中间态。
例如，满足上述条件的主体可选自式10中的材料。(依次为(双[2-(二苯基膦基)苯基]醚氧化物(DPEPO)、2,8-双(二苯基磷酰基)二苯并噻吩(PPT)、2,8-二(9H-咔唑-9-基)二苯并噻吩(DCzDBT)、间-双(咔唑-9-基)联苯(m-CBP)、二苯基-4-三苯基甲硅烷基苯基-氧化膦(TPSO1)、9-(9-苯基-9H-咔唑-6-基)-9H-咔唑(CCP))。
[式10]
Figure BDA0002080527630000241
另一方面，本公开的空间电荷转移化合物可充当EML 240中的主体，并且EML 240还可包括掺杂剂以发出蓝光。在这种情况下，掺杂剂具有相对于主体约1重量％至30重量％。由于具有优异性能的蓝色主体的开发并不充分，本公开的空间电荷转移化合物可用作主体以增加主体的自由度。在这种情况下，掺杂剂的三线态能级可以小于本公开的空间电荷转移化合物的主体的三线态能级。
EML 240可包括本公开的空间电荷转移化合物的第一掺杂剂、主体和第二掺杂剂。第一掺杂剂和第二掺杂剂的总和可以是约1重量％至30重量％以发射蓝光。第二掺杂剂可以是荧光材料(化合物)。在这种情况下，发光效率和色纯度可进一步提高。
第一掺杂剂(空间电荷转移化合物)的单线态能级大于第二掺杂剂的单线态能级。第一掺杂剂的三线态能量小于主体的三线态能级并且大于第二掺杂剂的三线态能级。
在这种情况下，第一掺杂剂(即本公开的空间电荷转移化合物)的三线态能级可以小于主体的三线态能级并且大于第二掺杂剂的三线态能级。此外，第一掺杂剂的单线态能级与第一掺杂剂的三线态能级之间的差值小于0.3eV。(ΔEST≤0.3eV)随着差值“ΔEST”越小，发光效率越高。在本公开的空间电荷转移化合物中，即使掺杂剂的单线态能级与掺杂剂的三线态能级之间的差值“ΔEST”约为相对较大的0.3eV，单线态激子“S1”和三线态激子“T1”也能够转变为中间态“I1”。
如上所述，在本公开的空间电荷转移化合物中，由于电子给体部分和电子受体部分键合到一个分子中的联苯核，HOMO和LUMO之间的重叠减少，因此本公开的空间电荷转移化合物充当电荷转移复合物，使得化合物的发光效率得以提高。即，在本公开的空间电荷转移化合物中，三线态激子参与发光，使得化合物的发光效率得以提高。
由于电子给体部分和电子受体部分分别键合到联苯核的2-位和2’-位，所以电子给体部分和电子受体部分之间的间隙或距离减少或最小化。因此，经由电子给体部分和电子受体部分之间的空间直接产生电荷转移，使得空间电荷转移化合物中的共轭长度变得比通过键合轨道产生电荷转移的另一种化合物短。结果，能够防止发光中的红移问题，并且本公开的空间电荷转移化合物能够提供深蓝色发光。
结果，包括所述空间电荷转移化合物的OLED和有机发光显示装置具有高发光效率和寿命并且提供高质量图像。
图9是根据本公开的有机发光二极管(OLED)的示意性截面图。
如图9所示，有机发光二极管D包括彼此面对的第一电极160和第二电极164，以及它们之间的有机发光层162。有机发光层162包括EML 340、HTL 320和ETL 360，其中EML 340包括第一层342和第二层344并且位于第一电极160和第二电极164之间，HTL 320位于第一电极160和EML 340之间，ETL 360位于第二电极164和EML 340之间。
此外，有机发光层162还可包括在第一电极160和HTL 320之间的HIL 310以及在第二电极164和ETL 360之间的EIL 370。
此外，有机发光层162还可包括在HTL 320和EML 340之间的EBL 330以及在EML340和ETL 360之间的HBL 350。
在EML 340中，第一层342和第二层344中的一个包括本公开的空间电荷转移化合物作为掺杂剂，而第一层342和第二层344中的另一个包括荧光材料作为掺杂剂。空间电荷转移化合物的单线态能级大于荧光材料的单线态能级。
将解释有机发光二极管，其中第一层342包括空间电荷转移化合物，第二层344包括荧光掺杂剂。
在有机发光二极管D中，空间电荷转移化合物的单线态能级和三线态能级被转移到荧光材料中，使得发光是从荧光材料产生。因此，有机发光二极管D的量子效率增加，并且有机发光二极管D的半峰全宽(FWHM)变窄。
具有延迟荧光特性的空间电荷转移化合物具有高量子效率。然而，由于从空间电荷转移化合物发出的光具有宽的FWHM，来自空间电荷转移化合物的光具有差的色纯度。另一方面，荧光材料具有窄的FWHM和高的色纯度。然而，由于荧光材料的三线态能级不参与发光，因此荧光材料具有低量子效率。
由于本公开中的有机发光二极管D的EML 340包括第一层342和第二层344，其中第一层342包括空间电荷转移化合物作为掺杂剂，第二层344包括荧光材料作为掺杂剂，因此该有机发光二极管D在发光效率和色纯度方面都具有优势。
通过反系间跨越(RISC)效应将空间电荷转移化合物的三线态能级转换为空间电荷转移化合物的单线态能级，并将空间电荷转移化合物的单线态能级转换为荧光材料的单线态能级。即，空间电荷转移化合物的三线态能级与空间电荷转移化合物的单线态能级之间的差值小于0.3eV，使得空间电荷转移化合物的三线态能级通过RISC效应转换为空间电荷转移化合物的单线态能级。
结果，空间电荷转移化合物具有能量传递功能，包括该空间电荷转移化合物的第一层342不参与发光。发光产生在包括荧光材料的第二层344中。
空间电荷转移化合物的三线态能级通过RISC效应转换为空间电荷转移化合物的单线态能级。此外，由于空间电荷转移化合物的单线态能级高于荧光材料的单线态能级，因此空间电荷转移化合物的单线态能级被转换为荧光材料的单线态能级。结果，荧光材料利用单线态能级和三线态能级发光，使得有机发光二极管D的量子效率(发光效率)得以提高。
换句话说，有机发光二极管D和(图7的)包括该有机发光二极管D的OLED装置100在发光效率和色纯度方面都具有优势。
第一层342和第二层344还可分别包括第一主体和第二主体。第一主体和第二主体的重量百分比可分别大于空间电荷转移化合物和荧光材料的重量百分比。此外，第一层342中的空间电荷转移化合物的重量百分比可以大于第二层344中的荧光材料的重量百分比。结果，充分地产生从空间电荷转移化合物到第二层344中的能量转移。
第一主体的单线态能级大于空间电荷转移化合物(第一掺杂剂)的单线态能级，第一主体的三线态能级大于空间电荷转移化合物的三线态能级。此外，第二主体的单线态能级大于荧光材料(第二掺杂剂)的单线态能级。
当不满足该条件时，在第一掺杂剂和第二掺杂剂处发生淬灭或者不发生从主体到掺杂剂的能量转移，因此有机发光二极管D的量子效率降低。
例如，在具有荧光材料的第二层344中包括的第二主体可以与HBL 350的材料相同。在这种情况下，第二层344可以具有带发光功能的空穴阻挡功能。即，第二层344可以用作用于阻挡空穴的缓冲层。当省略HBL 350时，第二层344用作发光层和空穴阻挡层。
当第一层342包括荧光掺杂剂且第二层344包括空间电荷转移化合物时，第一层342的第一主体可以与EBL 330的材料相同。在这种情况下，第一层342可以具有带发光功能的电子阻挡功能。即，第一层342可以用作用于阻挡电子的缓冲层。当省略EBL 330时，第一层342用作发光层和电子阻挡层。
图10是根据本公开的有机发光二极管(OLED)的示意性截面图。
如图10所示，有机发光二极管D包括彼此面对的第一电极160和第二电极164，以及它们之间的有机发光层162。有机发光层162包括EML 440、HTL 420和ETL 460，其中EML 440包括第一层442、第二层444和第三层446并且位于第一电极160和第二电极164之间，HTL420位于第一电极160和EML 440之间，ETL 460位于第二电极164和EML 440之间。
此外，有机发光层162还可包括在第一电极160和HTL 420之间的HIL 410以及在第二电极164和ETL 460之间的EIL 470。
此外，有机发光层162还可包括在HTL 420和EML 440之间的EBL 430以及在EML440和ETL 460之间的HBL 450。
在EML 440中，第一层442位于第二层444和第三层446之间。即，第二层444位于EBL430和第一层442之间，第三层446位于第一层442和HBL 450之间。
第一层442(例如，第一发光材料层)可以包括本公开的空间电荷转移化合物作为掺杂剂，第二层344(例如，第二发光材料层)和第三层446(例如，第三发光材料层)中的每一个可以包括荧光材料作为掺杂剂。第二层444和第三层446中的荧光材料可以相同或不同。空间电荷转移化合物具有大于荧光材料的单线态能级。
在有机发光二极管D中，第一层442中的空间电荷转移化合物的单线态能级和三线态能级被转移到第二层444和/或第三层446中的荧光材料中，使得发光是由荧光材料产生的。结果，OLED D的量子效率增加，并且OLED的FWHM变窄。
第一层至第三层442、444和446还可分别包括第一主体至第三主体。第一主体至第三主体是相同的材料或不同的材料。例如，第一主体至第三主体中的每一个可以选自式10的材料。
在第一层至第三层442、444和446中的每一个中，第一主体至第三主体可以具有分别大于空间电荷转移化合物和荧光材料的重量百分比。此外，第一层442中的空间电荷转移化合物(即，第一掺杂剂)的重量百分比可以大于第二层444中的荧光材料(即，第二掺杂剂)和第三层446中的荧光材料(即第三掺杂剂)的每一个的重量百分比。
第一主体的单线态能级大于空间电荷转移化合物的单线态能级，并且第一主体的三线态能级大于空间电荷转移化合物的三线态能级。此外，第二主体的单线态能级大于第二层444中的荧光材料的单线态能级，并且第三主体的单线态能级大于第三层446中的荧光材料的单线态能级。
例如，第二层444中的第二主体可以与EBL 430的材料相同。在这种情况下，第二层444可以具有带发光功能的电子阻挡功能。即，第二层444可以用作用于阻挡电子的缓冲层。当省略EBL 430时，第二层444用作发光层和电子阻挡层。
第三层446中的第三主体可以与HBL 450的材料相同。在这种情况下，第三层446可以具有带发光功能的空穴阻挡功能。即，第三层446可以用作用于阻挡空穴的缓冲层。当省略HBL 450时，第三层446用作发光层和空穴阻挡层。
第二层444中的第二主体可以与EBL 430的材料相同，第三层446中的第三主体可以与HBL 450的材料相同。在这种情况下，第二层444可以具有带发光功能的电子阻挡功能，第三层446可以具有带发光功能的空穴阻挡功能。即，第二层444可以用作用于阻挡电子的缓冲层，第三层446可以用作用于阻挡空穴的缓冲层。当省略EBL 430和HBL 450时，第二层444用作发光层和电子阻挡层，第三层446用作发光层和空穴阻挡层。
对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，能够在本发明的实施方式中进行各种修改和变化。因此，本发明的实施方式旨在覆盖本发明的修改和变化，只要它们落入所附权利要求书及其等同物的范围内。

Claims (9)

1.一种空间电荷转移化合物，其中所述空间电荷转移化合物是式6化合物中的一种：
[式6]
Figure FDA0003734897370000011
Figure FDA0003734897370000021
2.一种有机发光二极管，包括：
第一电极；
面向所述第一电极的第二电极；和
在所述第一电极和所述第二电极之间的第一发光材料层，所述第一发光材料层包括权利要求1所述的空间电荷转移化合物作为掺杂剂。
3.根据权利要求2所述的有机发光二极管，其中所述第一发光材料层还包括第一主体。
4.根据权利要求2所述的有机发光二极管，其中所述第一发光材料层还包括主体和额外的掺杂剂。
5.根据权利要求3所述的有机发光二极管，还包括：
第二发光材料层，所述第二发光材料层包括第二主体和第一荧光掺杂剂，并且所述第二发光材料层定位在所述第一电极和所述第一发光材料层之间。
6.根据权利要求5所述的有机发光二极管，还包括：
在所述第一电极和所述第二发光材料层之间的电子阻挡层，
其中所述第二主体的材料与所述电子阻挡层的材料相同。
7.根据权利要求5所述的有机发光二极管，还包括：
第三发光材料层，所述第三发光材料层包括第三主体和第二荧光掺杂剂，并且所述第三发光材料层定位在所述第二电极和所述第一发光材料层之间。
8.根据权利要求7所述的有机发光二极管，还包括：
在所述第二电极和所述第三发光材料层之间的空穴阻挡层，
其中所述第三主体的材料与所述空穴阻挡层的材料相同。
9.一种有机发光显示装置，包括：
基板；
权利要求2所述的有机发光二极管，设置在所述基板上；和
覆盖所述有机发光二极管的封装膜。
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