CN111640878B - 有机发光材料、有机电致发光元件及显示装置 - Google Patents
有机发光材料、有机电致发光元件及显示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111640878B CN111640878B CN202010530024.3A CN202010530024A CN111640878B CN 111640878 B CN111640878 B CN 111640878B CN 202010530024 A CN202010530024 A CN 202010530024A CN 111640878 B CN111640878 B CN 111640878B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy level
- triplet
- tadf
- level
- host material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 365
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 claims abstract description 65
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 claims abstract description 65
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 57
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims description 35
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 27
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 8
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 7
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005263 ab initio calculation Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
- H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
- H10K50/121—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants for assisting energy transfer, e.g. sensitization
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/10—OLED displays
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
- H10K2101/10—Triplet emission
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
- H10K2101/20—Delayed fluorescence emission
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
- H10K2101/30—Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
- H10K2101/40—Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/18—Carrier blocking layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/18—Carrier blocking layers
- H10K50/181—Electron blocking layers
Abstract
本发明提供了一种有机发光材料、有机电致发光元件及显示装置，有机发光材料包括：主体材料、TADF敏化剂以及荧光发光材料，0≤|主体材料的LUMO能级‑TADF敏化剂的LUMO能级|≤0.4eV，0≤|主体材料的HOMO能级‑TADF敏化剂的HOMO能级|≤0.4eV；|荧光发光材料的LUMO能级|≤|主体材料的LUMO能级|且|荧光发光材料的LUMO能级|≤|TADF敏化剂的LUMO能级|，或|荧光发光材料的HOMO能级|≥|主体材料的HOMO能级|且|荧光发光材料的HOMO能级|≥|TADF敏化剂的HOMO能级|；主体材料的发射谱与TADF敏化剂的吸收谱重叠，TADF敏化剂的发射谱与荧光发光材料的吸收谱重叠。根据本发明的实施例，可提高发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及显示设备技术领域，尤其涉及一种有机发光材料、有机电致发光元件及显示装置。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)由于具有自发光、高效率、色彩鲜艳、轻薄省电以及可卷曲等优点，被誉为下一代显示器，近年来引起越来越多的关注。如何设计更高效率、更长寿命的有机电致发光器件，一直是本领域研究人员努力的方向之一。
现有技术中，有机电致发光材料主要分为荧光材料和磷光材料。磷光材料发光内量子效率理论上可达到100％，但由于含贵重金属铱，其售价昂贵，并且，目前绿色和红色磷光发光材料已实现商业化，但蓝色磷光材料尚未实现商业化。荧光材料为纯有机染料，售价相对便宜，但其发光效率低(内量子效率仅达到25％)。为了降低有机发光器件的成本，如何提高采用荧光材料的有机发光器件的发光效率成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种有机发光材料、有机电致发光元件及显示装置，以解决相关技术中的不足。
为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供一种有机发光材料，包括：主体材料、TADF敏化剂以及荧光发光材料，0≤|所述主体材料的LUMO能级-所述TADF敏化剂的LUMO能级|≤0.4eV，0≤|所述主体材料的HOMO能级-所述TADF敏化剂的HOMO能级|≤0.4eV；|所述荧光发光材料的LUMO能级|≤|所述主体材料的LUMO能级|且|所述荧光发光材料的LUMO能级|≤|所述TADF敏化剂的LUMO能级|，或|所述荧光发光材料的HOMO能级|≥|所述主体材料的HOMO能级|且|所述荧光发光材料的HOMO能级|≥|所述TADF敏化剂的HOMO能级|；|所述主体材料的发射谱与所述TADF敏化剂的吸收谱重叠，所述TADF敏化剂的发射谱与所述荧光发光材料的吸收谱重叠。
可选地，所述主体材料包括TADF主体材料。
可选地，所述TADF主体材料的单线态与三线态能级差的最大值为0.25eV。
可选地，所述主体材料包括非TADF主体材料。
可选地，所述TADF敏化剂的单线态与三线态能级差的最大值为0.25eV。
可选地，所述TADF敏化剂的单线态与三线态能级差的最大值为0.25eV。
可选地，所述主体材料的摩尔占比范围为50％～95％、所述TADF敏化剂的摩尔占比范围为5％～50％，所述荧光发光材料的摩尔占比范围为0.2％～4％，所述主体材料的摩尔占比、所述TADF敏化剂的摩尔占比以及所述荧光发光材料的摩尔占比之和为100％。
可选地，所述主体材料的三线态能级>所述TADF敏化剂的三线态能级>所述荧光发光材料的三线态能级。
本发明实施例的第二方面提供一种有机电致发光元件，包括：阳极、阴极以及所述阳极与所述阴极之间的有机发光层，所述有机发光层的材料包括上述任一项所述的有机发光材料。
可选地，所述有机电致发光元件还包括位于所述阳极与所述有机发光层之间的空穴传输层，所述空穴传输层包含空穴传输材料；所述空穴传输材料的HOMO能级-所述主体材料的HOMO能级<0.2eV。
可选地，所述有机电致发光元件还包括位于所述阳极与所述有机发光层之间的空穴传输层，所述空穴传输层包含空穴传输材料；所述空穴传输材料的三线态能级>所述主体材料的三线态能级，所述空穴传输材料的三线态能级>所述TADF敏化剂的三线态能级，所述空穴传输材料的三线态能级>所述荧光发光材料的三线态能级。
可选地，所述有机电致发光元件还包括位于所述阳极与所述有机发光层之间的空穴传输层与电子阻挡层，所述空穴传输层靠近所述阳极，所述电子阻挡层靠近所述有机发光层，所述电子阻挡层包含电子阻挡材料；所述电子阻挡材料的HOMO能级-所述主体材料的HOMO能级<0.2eV。
可选地，所述有机电致发光元件还包括位于所述阳极与所述有机发光层之间的空穴传输层与电子阻挡层，所述空穴传输层靠近所述阳极，所述电子阻挡层靠近所述有机发光层，所述电子阻挡层包含电子阻挡材料；所述电子阻挡材料的三线态能级>所述主体材料的三线态能级，所述电子阻挡材料的三线态能级>所述TADF敏化剂的三线态能级，所述电子阻挡材料的三线态能级>所述荧光发光材料的三线态能级。
可选地，所述有机电致发光元件还包括位于所述阴极与所述有机发光层之间的电子传输层，所述电子传输层包含电子传输材料，所述电子传输材料的LUMO能级-所述主体材料的LUMO能级<0.2eV。
可选地，所述有机电致发光元件还包括位于所述阴极与所述有机发光层之间的电子传输层，所述电子传输层包含电子传输材料，所述电子传输材料的三线态能级>所述主体材料的三线态能级，所述电子传输材料的三线态能级>所述TADF敏化剂的三线态能级，所述电子传输材料的三线态能级>所述荧光发光材料的三线态能级。
可选地，所述有机电致发光元件还包括位于所述阴极与所述有机发光层之间的电子传输层与空穴阻挡层，所述电子传输层靠近阴极，所述空穴阻挡层靠近所述有机发光层，所述空穴阻挡层包含空穴阻挡材料，所述空穴阻挡材料的LUMO能级-所述主体材料的LUMO能级<0.2eV。
可选地，所述有机电致发光元件还包括位于所述阴极与所述有机发光层之间的电子传输层与空穴阻挡层，所述电子传输层靠近阴极，所述空穴阻挡层靠近所述有机发光层，所述空穴阻挡层包含空穴阻挡材料，所述空穴阻挡材料的三线态能级>所述主体材料的三线态能级，所述空穴阻挡材料的三线态能级>所述TADF敏化剂的三线态能级，所述空穴阻挡材料的三线态能级>所述荧光发光材料的三线态能级。
本发明实施例的第三方面提供一种显示装置，包括：上述任一项所述的有机电致发光元件，多个所述有机电致发光元件以阵列方式排布。
根据本发明的上述实施例中，0≤|主体材料的LUMO能级-TADF敏化剂的LUMO能级|≤0.4eV：由于主体材料的摩尔占比远大于TADF敏化剂的摩尔占比，因而主体材料的LUMO能级与TADF敏化剂的LUMO能级相差不大时，电子会跃迁入主体材料的LUMO能级；0≤|主体材料的HOMO能级-TADF敏化剂的HOMO能级|≤0.4eV：由于主体材料的摩尔占比远大于TADF敏化剂的摩尔占比，因而主体材料的HOMO能级与TADF敏化剂的HOMO能级相差不大时，空穴会跃迁入主体材料的HOMO能级。主体材料的电子与空穴都比较多时，电子与空穴主要在主体材料上复合。
|荧光发光材料的LUMO能级|≤|主体材料的LUMO能级|，|荧光发光材料的LUMO能级|≤|TADF敏化剂的LUMO能级|，LUMO能级为负值，荧光发光材料的LUMO能级不低于主体材料与TADF敏化剂的LUMO能级，使得电子不会陷在荧光发光材料的LUMO能级，避免主要在荧光发光材料上复合发光。
|荧光发光材料的HOMO能级|≥|主体材料的HOMO能级|，|荧光发光材料的HOMO能级|≥|TADF敏化剂的HOMO能级|，HOMO能级为负值，荧光发光材料的HOMO能级不高于主体材料与TADF敏化剂的HOMO能级，使得空穴不会陷在荧光发光材料的HOMO能级，避免主要在荧光发光材料上复合发光。
主体材料的发射谱与TADF敏化剂的吸收谱重叠，TADF敏化剂的发射谱与荧光发光材料的吸收谱重叠，可保证主体材料的单线态激子的能量能通过Forster能量转移到TADF敏化剂的单线态激子，TADF敏化剂的单线态激子的能量能通过Forster能量转移到荧光发光材料的单线态激子，荧光发光材料的单线态激子跃迁到基态时发光。Forster能量转移为“远距离”非辐射能量转移。
通过上述能级水平的变化，操纵有机发光材料中电子与空穴主要在主体材料上复合。电子与空穴主要在主体材料上复合可产生大量的单线态激子与三线态激子。对于TADF主体材料，三线态激子可通过反系间窜跃(Reverse intersystem crossing，RISC)跃迁至TADF主体材料的单线态上。因而，TADF主体材料的三线态激子到TADF敏化剂的与荧光发光材料的三线态激子的Dexter能量转移可以得到抑制，Dexter能量转移为“短距离”非辐射能量转移，从而提高发光效率。
对于非TADF主体材料，三线态激子的能量可通过Dexter能量转移至TADF敏化剂的三线态激子上，TADF敏化剂的三线态激子通过RISC跃迁至TADF敏化剂的单线态上。因而，非TADF主体材料的三线态激子到荧光发光材料的三线态激子的Dexter能量转移可以得到抑制，从而提高发光效率。
电子与空穴主要在主体材料上复合，也意味着TADF敏化剂中电子与空穴复合的几率变小，TADF敏化剂的三线态激子数量较少。因而，TADF敏化剂的三线态激子到荧光发光材料的三线态激子的Dexter能量转移可以得到抑制，从而提高发光效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明第一实施例示出的有机发光材料的HOMO能级与LUMO能级的能级图；
图2是有机发光材料中各成分的一种能量转移过程示意图，其中主体材料为TADF材料；
图3是有机发光材料中各成分的另一种能量转移过程示意图，其中主体材料为非TADF材料；
图4是本发明第二实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图；
图5是本发明第三实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图；
图6是本发明第四实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图；
图7是本发明第五实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图；
图8是本发明第六实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图；
图9是样品1至4、对照样品1至4的电流密度随驱动电压变化的曲线图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是本发明第一实施例示出的有机发光材料的HOMO能级与LUMO能级的能级图。
参照图1所示，有机发光材料，包括：主体材料、TADF敏化剂以及荧光发光材料，0≤|主体材料的LUMO能级-TADF敏化剂的LUMO能级|≤0.4eV，0≤|主体材料的HOMO能级-TADF敏化剂的HOMO能级|≤0.4eV；|荧光发光材料的LUMO能级|≤|主体材料的LUMO能级|且|荧光发光材料的LUMO能级|≤|TADF敏化剂的LUMO能级|，或|荧光发光材料的HOMO能级|≥|主体材料的HOMO能级|且|荧光发光材料的HOMO能级|≥|TADF敏化剂的HOMO能级|；主体材料的发射谱与TADF敏化剂的吸收谱重叠，TADF敏化剂的发射谱与荧光发光材料的吸收谱重叠。
根据分子轨道理论，物质的分子间化学键形成一系列轨道能级。一般情况下，能量较高的轨道是空的(反键轨道)，能量较低的轨道有电子排布(成键轨道)。如果给分子以足够的激发能量，那电子可能从低能量轨道被激发的能量较高的轨道上去。
材料的π电子系统决定了有机分子的电学及光学性特性，基态π电子形成一系列能级，进而形成能带。其中最高能量能级称为最高占据轨道(Highest Occupied MolecularOrbital，HOMO)。最低能量的反键轨道称为最低未占据轨道(Lowest UnoccupiedMolecular Orbital，LUMO)。HOMO能级到真空能级的距离对应离化能。LUMO能级到真空能级的距离对应亲合势。有机发光材料的电子亲合势和离化能决定了电子与空穴的注入效率。
图2是有机发光材料中各成分的一种能量转移过程示意图，其中主体材料为TADF材料。图3是有机发光材料中各成分的另一种能量转移过程示意图，其中主体材料为非TADF材料。
参照图2与图3所示，有机分子吸收能量而处于激发态称为激子(黑色球体)。激子分为单线态S1与三线态T1，数量比值为1：3。激子中电子空穴对的自旋方向相反，称为单线态S1激子，根据量子力学原理，跃迁到基态S0是允许的。激子中电子空穴对的自旋方向相同，称为三线态T1激子，跃迁到基态S0是禁阻的。
主体材料是指：摩尔占比较高的材料。
一些实施例中，主体材料全部为TADF主体材料。
参照图2所示，TADF材料是指具有热活化延迟荧光(Thermally activateddelayed fluorescence，TADF)特性的有机物。即TADF材料中，三线态T1激子可通过RISC跃迁至单线态S1上。
一些实施例中，主体材料全部为非TADF主体材料。
参照图3所示，非TADF材料是指三线态T1与单线态S1之间的能量差值较大，导致三线态T1激子很难通过RISC跃迁至单线态S1上。
一些实施例中，主体材料包括TADF主体材料与非TADF主体材料。
由于在某一态的激子存在达到一定浓度淬灭的现象，例如三线态-三线态湮灭(Triple-Triple Annihilation，TTA)。为延长发光寿命，优选主体材料的单线态S1激子的能量转移至其它材料的单线态S1激子，而不是在复合位置积累大量的单线态S1激子，短时间内跃迁至基态S0发光。
TADF敏化剂是指：摩尔占比较低、具有热活化延迟荧光(TADF)特性。
参照图3所示，TADF敏化剂可通过Dexter能量转移将非TADF主体材料的三线态T1激子的能量转移至自身三线态T1激子；自身三线态T1激子再通过TADF转移至自身单线态S1激子；自身单线态S1激子的能量通过Forster能量转移至荧光发光材料的单线态S1激子，由荧光发光材料的单线态S1激子跃迁回基态S0发光。
参照图2所示，TADF敏化剂也可通过Forster能量转移将TADF主体材料的单线态S1激子的能量转移至自身单线态S1激子；自身单线态S1激子的能量通过Forster能量转移至荧光发光材料的单线态S1激子，由荧光发光材料的单线态S1激子跃迁回基态S0发光。
0≤|主体材料的LUMO能级-TADF敏化剂的LUMO能级|≤0.4eV：由于主体材料的摩尔占比远大于TADF敏化剂的摩尔占比，因而主体材料的LUMO能级与TADF敏化剂的LUMO能级相差不大时，电子会跃迁入主体材料的LUMO能级；
0≤|主体材料的HOMO能级-TADF敏化剂的HOMO能级|≤0.4eV：由于主体材料的摩尔占比远大于TADF敏化剂的摩尔占比，因而主体材料的HOMO能级与TADF敏化剂的HOMO能级相差不大时，空穴会跃迁入主体材料的HOMO能级。
|荧光发光材料的LUMO能级|≤|主体材料的LUMO能级|，|荧光发光材料的LUMO能级|≤|TADF敏化剂的LUMO能级|，LUMO能级为负值，荧光发光材料的LUMO能级不低于主体材料与TADF敏化剂的LUMO能级，使得电子不会陷在荧光发光材料的LUMO能级，避免主要在荧光发光材料上复合发光。
|荧光发光材料的HOMO能级|≥|主体材料的HOMO能级|，|荧光发光材料的HOMO能级|≥|TADF敏化剂的HOMO能级|，HOMO能级为负值，荧光发光材料的HOMO能级不高于主体材料与TADF敏化剂的HOMO能级，使得空穴不会陷在荧光发光材料的HOMO能级，避免主要在荧光发光材料上复合发光。
避免主要在荧光发光材料上复合发光，可避免荧光发光材料上短时间大量电子空穴对复合、大能量破坏化学键、造成荧光发光材料劣化，从而延长寿命。
综上，继续参照图2与图3所示，主体材料的电子与空穴都比较多时，电子与空穴主要在主体材料上复合。电子与空穴主要在主体材料上复合可产生大量的单线态S1激子与三线态T1激子。对于TADF主体材料，三线态T1激子可通过RISC跃迁至TADF主体材料的单线态S1上。因而，TADF主体材料的三线态T1激子到TADF敏化剂的与荧光发光材料的三线态T1激子的Dexter能量转移可以得到抑制，从而提高发光效率。
对于非TADF主体材料，三线态T1激子的能量可通过Dexter能量转移至TADF敏化剂的三线态T1激子上，TADF敏化剂的三线态T1激子通过RISC跃迁至TADF敏化剂的单线态S1上。因而，非TADF主体材料的三线态T1激子到荧光发光材料的三线态T1激子的Dexter能量转移可以得到抑制，从而提高发光效率。
主体材料的发射谱与TADF敏化剂的吸收谱重叠，TADF敏化剂的发射谱与荧光发光材料的吸收谱重叠，可保证主体材料的单线态S1激子的能量能通过Forster能量转移到TADF敏化剂的单线态S1激子，TADF敏化剂的单线态S1激子的能量能通过Forster能量转移到荧光发光材料的单线态S1激子，荧光发光材料的单线态S1激子跃迁到基态S0时发光。Forster能量转移为“远距离”非辐射能量转移。
通过上述能级水平的变化，操纵有机发光材料中电子与空穴主要在主体材料上复合。电子与空穴主要在主体材料上复合，意味着TADF敏化剂中电子与空穴复合的几率变小，TADF敏化剂的三线态T1激子数量较少。因而，TADF敏化剂的三线态T1激子到荧光发光材料的三线态T1激子的Dexter能量转移可以得到抑制，从而提高发光效率。
综上，若主体材料为TADF主体材料，则TADF主体材料的三线态T1激子到荧光发光材料与TADF敏化剂的三线态T1激子的Dexter能量转移，以及TADF敏化剂的三线态T1激子到荧光发光材料的三线态T1激子的Dexter能量转移可以得到抑制。若主体材料为非TADF主体材料，则非TADF主体材料的三线态T1激子到荧光发光材料的三线态T1激子的Dexter能量转移，以及TADF敏化剂的三线态T1激子到荧光发光材料的三线态T1激子的Dexter能量转移可以得到抑制。抑制Dexter能量转移，可以可提高发光效率。此外，相对于非TADF主体材料，包含TADF主体材料的有机发光材料的发光效率更高。
一些实施例中，TADF主体材料的单线态S1与三线态T1能级差的最大值为0.25eV，方便自身三线态T1激子的反系间窜跃。
一些实施例中，TADF敏化剂的单线态S1与三线态T1能级差的最大值为0.25eV，方便自身三线态T1激子的反系间窜跃。
一些实施例中，主体材料的摩尔占比、TADF敏化剂的摩尔占比以及荧光发光材料的摩尔占比之和为100％时，主体材料的摩尔占比范围为50％～95％、TADF敏化剂的摩尔占比范围为5％～50％，荧光发光材料的摩尔占比范围为0.2％～4％。
进一步地，主体材料的摩尔占比范围为60％～95％、TADF敏化剂的摩尔占比范围为5％～40％，荧光发光材料的摩尔占比范围为0.5％～2％。
一些实施例中，有机发光材料还可以包括其它辅助材料，以实现其它功能，即主体材料的摩尔占比、TADF敏化剂的摩尔占比以及荧光发光材料的摩尔占比之和小于100％。
一些实施例中，主体材料的三线态T1能级>TADF敏化剂的三线态T1能级>荧光发光材料的三线态T1能级，避免荧光发光材料的三线态T1激子的能量传递至主体材料的三线态T1激子，和/或避免荧光发光材料的三线态T1激子的能量传递至TADF敏化剂的三线态T1激子，影响发光效率。
优选地，主体材料与TADF敏化剂不产生有别于各自本征光谱的光谱，即不会产生激基复合物。激基复合物会使主体材料与TADF敏化剂的发光性质发生变化，性能不可靠。
一些实施例中，主体材料与TADF敏化剂的发射谱也可以与荧光发光材料的吸收谱重叠。
图4是本发明第二实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图。参照图4所示，有机电致发光元件1包括：阳极A、阴极C以及阳极A与阴极C之间的有机发光层EML，有机发光层EML的材料包括上述任一项的有机发光材料。
图5是本发明第三实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图。参照图5所示，本实施例的有机电致发光元件2与前述实施例中的有机电致发光元件1的结构大致相同，区别仅在于：有机电致发光元件2还包括位于阳极A与有机发光层EML之间的空穴传输层HTL。空穴传输层HTL与有机发光层EML接触。
空穴传输层HTL包含空穴传输材料。空穴传输材料的HOMO能级-主体材料的HOMO能级<0.2eV，使得空穴容易越过势垒注入有机发光层EML，避免造成驱动电压大、发光效率低。
一些实施例中，空穴传输材料的三线态T1能级>主体材料的三线态T1能级，空穴传输材料的三线态T1能级>TADF敏化剂的三线态T1能级，空穴传输材料的三线态T1能级>荧光发光材料的三线态T1能级。有益效果在于：可避免主体材料、TADF敏化剂、荧光发光材料的激子能量传递至空穴传输材料的激子，影响发光效率。
图6是本发明第四实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图。参照图6所示，本实施例的有机电致发光元件3与前述实施例中的有机电致发光元件1的结构大致相同，区别仅在于：还包括：位于阳极A与有机发光层EML之间的空穴传输层HTL与电子阻挡层EBL，空穴传输层HTL靠近阳极A，电子阻挡层EBL靠近有机发光层EML，有机发光层EML的材料包括上述任一项的有机发光材料。
电子阻挡层EBL与有机发光层EML接触。电子阻挡层EBL包含电子阻挡材料；电子阻挡材料的HOMO能级-主体材料的HOMO能级<0.2eV，使得电子容易越过势垒注入有机发光层EML，避免造成驱动电压大、发光效率低。
一些实施例中，电子阻挡材料的三线态T1能级>主体材料的三线态T1能级，电子阻挡材料的三线态T1能级>TADF敏化剂的三线态T1能级，电子阻挡材料的三线态T1能级>荧光发光材料的三线态T1能级。有益效果在于：可避免主体材料、TADF敏化剂、荧光发光材料的激子能量传递至电子阻挡材料的激子，影响发光效率。
图7是本发明第五实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图。参照图7所示，本实施例的有机电致发光元件4与前述实施例中的有机电致发光元件1、2、3的结构大致相同，区别仅在于：有机电致发光元件3还包括位于阴极C与有机发光层EML之间的电子传输层ETL。
电子传输层ETL与有机发光层EML接触。
电子传输层ETL包含电子传输材料，电子传输材料的LUMO能级-主体材料的LUMO能级<0.2eV，使得电子容易越过势垒注入有机发光层EML，避免造成驱动电压大、发光效率低。
一些实施例中，电子传输材料的三线态T1能级>主体材料的三线态T1能级，电子传输材料的三线态T1能级>TADF敏化剂的三线态T1能级，电子传输材料的三线态T1能级>荧光发光材料的三线态T1能级。有益效果在于：可避免主体材料、TADF敏化剂、荧光发光材料的激子能量传递至电子传输材料的激子，影响发光效率。
图8是本发明第六实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图。参照图8所示，本实施例的有机电致发光元件5与前述实施例中的有机电致发光元件1、2、3的结构大致相同，区别仅在于：有机电致发光元件5还包括位于阴极C与有机发光层EML之间的电子传输层ETL与空穴阻挡层HBL，电子传输层ETL靠近阴极C，空穴阻挡层HBL靠近有机发光层EML。
空穴阻挡层HBL与有机发光层EML接触。
空穴阻挡层HBL包含空穴阻挡材料，空穴阻挡材料的LUMO能级-主体材料的LUMO能级<0.2eV，使得电子容易越过势垒注入有机发光层EML，避免造成驱动电压大、发光效率低。
一些实施例中，空穴阻挡材料的三线态T1能级>主体材料的三线态T1能级，空穴阻挡材料的三线态T1能级>TADF敏化剂的三线态T1能级，空穴阻挡材料的三线态T1能级>荧光发光材料的三线态T1能级。有益效果在于：可避免主体材料、TADF敏化剂、荧光发光材料的激子能量传递至空穴阻挡材料的激子，影响发光效率。
为验证本发明的有益效果，本发明一实施例进行了对照实验。样品1、样品2、样品3、样品4与对照样品1、对照样品2、对照样品3、对照样品4的有机电致发光元件都包括：阳极A、空穴传输层HTL、电子阻挡层EBL、发光材料层EML、空穴阻挡层HBL、电子传输层ETL以及阴极C，且阳极A、空穴传输层HTL、电子阻挡层EBL、空穴阻挡层HBL、电子传输层ETL以及阴极C成分、厚度一样。样品1、样品2、样品3、样品4的发光材料层EML中TADF主体材料、TADF敏化剂以及荧光发光材料满足有机电致发光元件3与有机电致发光元件5的条件。对照样品1、对照样品2、对照样品3、对照样品4的发光材料层EML中，TADF主体材料、TADF敏化剂以及荧光发光材料的HOMO与LUMO能级不满足有机电致发光元件1的条件。
样品1与对照样品1的有机发光材料中，TADF主体材料的摩尔占比为85％、TADF敏化剂的摩尔占比为14％，荧光发光材料的摩尔占比为1％。
样品2与对照样品2的有机发光材料中，TADF主体材料的摩尔占比为80％、TADF敏化剂的摩尔占比为19％，荧光发光材料的摩尔占比为1％。
样品3与对照样品3的有机发光材料中，TADF主体材料的摩尔占比为75％、TADF敏化剂的摩尔占比为24％，荧光发光材料的摩尔占比为1％。
样品4与对照样品4的有机发光材料中，TADF主体材料的摩尔占比为70％、TADF敏化剂的摩尔占比为29％，荧光发光材料的摩尔占比为1％。
图9是样品1至4、对照样品1至4的电流密度随驱动电压变化的曲线图。表1是同一电流密度下，样品3与对照样品3的驱动电压与光照强度的对照表。
| 样品 | 驱动电压/V | Eff.(cd/A) |
| 样品3 | 4.12 | 19.4 |
| 对照样品3 | 4.34 | 14.3 |
表1
通过图9的J-V曲线的变化可以判断载流子复合的位置，掺杂浓度会改变电荷跳跃的距离，如果激子复合在TADF主体材料上，J-V曲线不随TADF敏化剂掺杂浓度变化而变化，反之不同的浓度会导致J-V曲线的变化。
根据表1，可以看出，相对于对照样品3，样品3可减小驱动电压，增大光照强度。光照强度反映了电流效率，因而增大了发光效率。
基于上述有机电致发光元件1、2、3、4、5，本发明一实施例还提供一种包括上述任一有机电致发光元件1、2、3、4、5的显示装置。多个有机电致发光元件1、2、3、4、5以阵列方式排布。显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (13)
1.一种有机发光材料，其特征在于，包括：主体材料、TADF敏化剂以及荧光发光材料，0≤|所述主体材料的LUMO能级-所述TADF敏化剂的LUMO能级|≤0.4eV，0≤|所述主体材料的HOMO能级-所述TADF敏化剂的HOMO能级|≤0.4eV；|所述荧光发光材料的LUMO能级|≤|所述主体材料的LUMO能级|且|所述荧光发光材料的LUMO能级|≤|所述TADF敏化剂的LUMO能级|，或|所述荧光发光材料的HOMO能级|≥|所述主体材料的HOMO能级|且|所述荧光发光材料的HOMO能级|≥|所述TADF敏化剂的HOMO能级|；所述主体材料的发射谱与所述TADF敏化剂的吸收谱重叠，所述TADF敏化剂的发射谱与所述荧光发光材料的吸收谱重叠。
2.根据权利要求1所述的有机发光材料，其特征在于，所述主体材料包括TADF主体材料。
3.根据权利要求2所述的有机发光材料，其特征在于，所述TADF主体材料的单线态与三线态能级差的最大值为0.25eV。
4.根据权利要求1所述的有机发光材料，其特征在于，所述主体材料包括非TADF主体材料。
5.根据权利要求1所述的有机发光材料，其特征在于，所述TADF敏化剂的单线态与三线态能级差的最大值为0.25eV。
6.根据权利要求1所述的有机发光材料，其特征在于，所述主体材料的摩尔占比范围为50％～95％、所述TADF敏化剂的摩尔占比范围为5％～50％，所述荧光发光材料的摩尔占比范围为0.2％～4％，所述主体材料的摩尔占比、所述TADF敏化剂的摩尔占比以及所述荧光发光材料的摩尔占比之和为100％。
7.根据权利要求1所述的有机发光材料，其特征在于，所述主体材料的三线态能级>所述TADF敏化剂的三线态能级>所述荧光发光材料的三线态能级。
8.一种有机电致发光元件，其特征在于，包括：阳极、阴极以及所述阳极与所述阴极之间的有机发光层，所述有机发光层的材料包括权利要求1至7任一项所述的有机发光材料。
9.根据权利要求8所述的有机电致发光元件，其特征在于，还包括位于所述阳极与所述有机发光层之间的空穴传输层，所述空穴传输层包含空穴传输材料；
所述空穴传输材料的HOMO能级-所述主体材料的HOMO能级<0.2eV，和/或
所述空穴传输材料的三线态能级>所述主体材料的三线态能级，所述空穴传输材料的三线态能级>所述TADF敏化剂的三线态能级，所述空穴传输材料的三线态能级>所述荧光发光材料的三线态能级。
10.根据权利要求8所述的有机电致发光元件，其特征在于，还包括位于所述阳极与所述有机发光层之间的空穴传输层与电子阻挡层，所述空穴传输层靠近所述阳极，所述电子阻挡层靠近所述有机发光层，所述电子阻挡层包含电子阻挡材料；
所述电子阻挡材料的HOMO能级-所述主体材料的HOMO能级<0.2eV，和/或
所述电子阻挡材料的三线态能级>所述主体材料的三线态能级，所述电子阻挡材料的三线态能级>所述TADF敏化剂的三线态能级，所述电子阻挡材料的三线态能级>所述荧光发光材料的三线态能级。
11.根据权利要求8所述的有机电致发光元件，其特征在于，还包括位于所述阴极与所述有机发光层之间的电子传输层，所述电子传输层包含电子传输材料；
所述电子传输材料的LUMO能级-所述主体材料的LUMO能级<0.2eV，和/或
所述电子传输材料的三线态能级>所述主体材料的三线态能级，所述电子传输材料的三线态能级>所述TADF敏化剂的三线态能级，所述电子传输材料的三线态能级>所述荧光发光材料的三线态能级。
12.根据权利要求8所述的有机电致发光元件，其特征在于，还包括位于所述阴极与所述有机发光层之间的电子传输层与空穴阻挡层，所述电子传输层靠近阴极，所述空穴阻挡层靠近所述有机发光层，所述空穴阻挡层包含空穴阻挡材料；
所述空穴阻挡材料的LUMO能级-所述主体材料的LUMO能级<0.2eV，和/或
所述空穴阻挡材料的三线态能级>所述主体材料的三线态能级，所述空穴阻挡材料的三线态能级>所述TADF敏化剂的三线态能级，所述空穴阻挡材料的三线态能级>所述荧光发光材料的三线态能级。
13.一种显示装置，其特征在于，包括：权利要求8至12任一项所述的有机电致发光元件，多个所述有机电致发光元件以阵列方式排布。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010530024.3A CN111640878B (zh) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | 有机发光材料、有机电致发光元件及显示装置 |
| US17/344,809 US11930651B2 (en) | 2020-06-11 | 2021-06-10 | Organic luminescent material, organic electroluminescent element and display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010530024.3A CN111640878B (zh) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | 有机发光材料、有机电致发光元件及显示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111640878A CN111640878A (zh) | 2020-09-08 |
| CN111640878B true CN111640878B (zh) | 2023-04-18 |
Family
ID=72332460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010530024.3A Active CN111640878B (zh) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | 有机发光材料、有机电致发光元件及显示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11930651B2 (zh) |
| CN (1) | CN111640878B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111656549A (zh) | 2017-11-02 | 2020-09-11 | 株式会社半导体能源研究所 | 发光元件、显示装置、电子设备及照明装置 |
| CN114256429A (zh) * | 2020-09-25 | 2022-03-29 | 江苏三月科技股份有限公司 | 一种敏化荧光有机电致发光器件及其应用 |
| CN113328045B (zh) * | 2021-05-28 | 2023-09-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 发光器件及发光装置 |
| CN113921740B (zh) * | 2021-11-18 | 2023-09-01 | 昆山国显光电有限公司 | 一种有机电致发光器件及显示装置 |
| CN114373877B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-08-29 | 昆山国显光电有限公司 | 一种有机电致发光器件和显示装置 |
| CN117501829A (zh) * | 2022-05-30 | 2024-02-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 发光器件、显示装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180079108A (ko) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 엘지디스플레이 주식회사 | 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치 |
| CN107919442A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-04-17 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 一种发光器件及其显示装置 |
| CN111656549A (zh) * | 2017-11-02 | 2020-09-11 | 株式会社半导体能源研究所 | 发光元件、显示装置、电子设备及照明装置 |
| CN109659441A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-19 | 云谷（固安）科技有限公司 | 一种有机电致发光器件和显示装置 |
| CN109524558A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-03-26 | 云谷（固安）科技有限公司 | 一种有机电致发光器件和显示装置 |
| CN109659442B (zh) * | 2018-12-13 | 2022-04-26 | 云谷（固安）科技有限公司 | 一种有机电致发光器件和显示装置 |
| CN110911575B (zh) * | 2019-11-29 | 2023-04-07 | 昆山国显光电有限公司 | 一种有机电致发光器件及显示装置 |
| CN110931649B (zh) * | 2019-11-29 | 2022-11-15 | 昆山国显光电有限公司 | 一种有机电致发光器件及显示装置 |
| CN110911576B (zh) * | 2019-11-29 | 2023-02-17 | 昆山国显光电有限公司 | 一种有机电致发光器件及显示装置 |
-
2020
- 2020-06-11 CN CN202010530024.3A patent/CN111640878B/zh active Active
-
2021
- 2021-06-10 US US17/344,809 patent/US11930651B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111640878A (zh) | 2020-09-08 |
| US11930651B2 (en) | 2024-03-12 |
| US20210391552A1 (en) | 2021-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111640878B (zh) | 有机发光材料、有机电致发光元件及显示装置 | |
| CN109994628B (zh) | 有机电致发光器件及有机电致发光器件的制备方法 | |
| US10446612B2 (en) | Organic light-emitting device and display device | |
| Chang et al. | Degradation mechanism of phosphorescent-dye-doped polymer light-emitting diodes | |
| US7345300B2 (en) | Phosphorescent light-emitting component comprising organic layers | |
| CN107256927B (zh) | 有机发光器件和显示装置 | |
| CN108807481B (zh) | 一种有机发光显示面板及显示装置 | |
| Hu et al. | Efficient red electroluminescence from devices having multilayers of a europium complex | |
| CN108011047B (zh) | 一种红光有机电致发光器件 | |
| US20060066231A1 (en) | Electroluminescence element | |
| JP5554922B2 (ja) | 異なる有機材料の２つ以下の層を備える有機発光ダイオード | |
| CN109755400B (zh) | 一种发光元件以及显示面板 | |
| US20070087220A1 (en) | Stability enhancement of opto-electronic devices | |
| CN110492007B (zh) | 一种吖啶化合物及其在机电致发光器件中的应用 | |
| JP2007179933A (ja) | 有機エレクトロルミネッセント素子及び有機エレクトロルミネッセント表示装置 | |
| JP2006066380A (ja) | 有機エレクトロルミネッセント素子及び有機エレクトロルミネッセント表示装置 | |
| CN110752307B (zh) | 发光器件和显示面板 | |
| US10355053B2 (en) | Organic light-emitting diode, display panel and display device | |
| JP2006049394A (ja) | 有機エレクトロルミネッセント素子及び有機エレクトロルミネッセント表示装置 | |
| JP5576122B2 (ja) | 両極性材料で作られた障壁層を有する有機発光ダイオード | |
| CN111916574B (zh) | 蓝光电致发光器件、显示面板及显示装置 | |
| CN112599687B (zh) | 一种发光器件及显示装置 | |
| JP2007318130A (ja) | 有機発光デバイス、発光層、およびその製造方法 | |
| CN111785858B (zh) | 发光显示器件及其制备方法、显示装置 | |
| CN114551744A (zh) | 发光层、包含该发光层的有机电致发光器件及显示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |