CN111916574A - 蓝光电致发光器件、显示面板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了蓝光电致发光器件、显示面板及显示装置。该蓝光电致发光器件包括：依次层叠的阳极、发光层以及阴极，其中，所述发光层包括第一类型主体材料、第二类型主体材料以及掺杂材料，所述第一类型主体材料和所述第二类型主体材料中的一个为P型材料，另一个为N型材料。由此，该蓝光电致发光器件具有较低的工作电压、较高的发光效率以及相对较长的使用寿命等优点。

Description

蓝光电致发光器件、显示面板及显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域，具体地，涉及蓝光电致发光器件、显示面板及显示装置。
背景技术
OLED(即有机发光二极管)屏幕具有自发光、对比度高、轻薄、响应速度快、视角宽、功耗低、适用温度范围大、成本低、制造工艺简单等特点，近年来已在车载显示器、电脑显示器、电视机屏幕、手机屏幕等领域得到了越来越广泛的应用，具有广阔的应用前景。目前应用较广泛的OLED器件包括阳极、发光层以及阴极，在外加电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子会在发光层结合，并在发光层产生能量激子，进而激发发光分子进行发光。随着OLED器件的广泛应用，用户对其性能的要求也越来越高，而目前的蓝光OLED器件仍存在电压相对较高、发光效率较低、寿命较短等问题。
目前的蓝光电致发光器件、显示面板及显示装置仍有待改进。
发明内容
本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：
在目前的电致发光器件中，发光层的材料一般包括主体材料和客体掺杂材料，主体材料会在很大程度上影响激子复合区域的分布，双主体材料是指主体材料同时包含P型(空穴型)材料和N型(电子型)材料，P型材料和N型材料的混合物，在光激发或者电场激发的条件下会形成激基复合物，双主体材料对空穴和/或电子的传输比较平衡，激子复合区域更加分散；而单主体材料是指主体材料只含有P型材料或者N型材料，其对空穴和/或电子的传输不平衡，导致激子复合区域集中在发光层和相邻功能层的界面上，该界面处激子浓度较高，容易发生激子淬灭，即激子在很短的时间内衰减或消失，导致电致发光器件的发光效率降低，并且，激子长期在界面处复合，容易加剧界面劣化，导致器件寿命降低。
目前的红光OLED器件和绿光OLED器件发光层的主体材料一般为双主体材料，蓝光OLED器件发光层的主体材料仍为单主体的材料，而且通常为偏电子型的材料。发明人发现，蓝光OLED器件发光层的主体材料采用双主体材料存在较大的技术困难，P型材料与N型材料进行配合之后，其能级相对于单主体材料的P型或N型材料的能级更窄，而且会向长波长的方向移动，很难匹配出能量高的发光材料，而蓝光的能量要高于红光和绿光，如果P型材料与N型材料配合不好，所得到的双主体材料的性能甚至可能比目前使用的单主体材料性能要差，由其构成的蓝光OLED器件的性能也相对较差，因此，目前的蓝光OLED器件发光层的主体材料仍只能够使用单主体材料。发明人经过研究发现，可以通过对蓝光OLED器件发光层的双主体材料中P型材料和N型材料的物性进行限定，使得双主体材料的发光光谱(PL光谱)与客体掺杂材料的吸收光谱重叠积分面积增大，搭配出高效率能量转移的组合，拓宽激子复合区域，提高蓝光器件的效率和寿命。由此，可以至少在一定程度上缓解甚至解决上述问题的至少之一。
有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种蓝光电致发光器件，该蓝光电致发光器件包括：依次层叠的阳极、发光层以及阴极，其中，所述发光层包括第一类型主体材料、第二类型主体材料以及客体掺杂材料，所述第一类型主体材料和所述第二类型主体材料中的一个为P型材料，另一个为N型材料。由此，该蓝光电致发光器件具有较低的工作电压、较高的发光效率以及相对较长的使用寿命等优点。
根据本发明的实施例，所述N型材料的最低未占轨道能级不小于2.1eV，并且不大于3.3eV；所述P型材料的最高已占轨道能级不小于5.5eV，并且不大于6.5eV；所述P型材料的最高已占轨道能级与所述N型材料的最低未占轨道能级的差值不小于2.6eV。由此，可以调控双主体材料产生的激基复合物的PL光谱的位置，增大PL光谱与客体掺杂材料吸收光谱的重叠积分面积，改善主体材料到客体掺杂材料的能量传输，提高蓝光电致发光器件的发光效率。
根据本发明的实施例，所述P型材料与所述N型材料的摩尔比为1:4～4:1。由此，双主体材料的配比合适，可以降低激子淬灭，提高蓝光电致发光器件的发光效率，同时，可以使激子复合区域向发光层内侧移动，从而改善界面老化，延长器件的使用寿命。
根据本发明的实施例，所述P型材料的空穴迁移率为10-8至10-4cm2/(V·s)，所述N型材料的电子迁移率为10-8至10-4cm2/(V·s)。由此，空穴和电子在双主体材料的发光层均具有合适的迁移率，可以提高器件的发光效率。
根据本发明的实施例，所述P型材料包括
Figure BDA0002644687130000031
Figure BDA0002644687130000032
的至少之一。
根据本发明的实施例，所述N型材料包括
Figure BDA0002644687130000033
Figure BDA0002644687130000041
的至少之一。
由此，该蓝光电致发光器件的发光层具有合适的双主体材料，可以使激子复合区域向发光层内侧移动，延缓器件的老化，延长器件的使用寿命，使器件工作电压降低，并且提高器件的发光效率。
根据本发明的实施例，所述阴极由Mg和Ag构成，所述Mg和Ag的摩尔比为1:9～9:1，所述阴极的厚度为10～100nm。由此，可以提高蓝光电致发光器件的整体性能。
根据本发明的实施例，所述Mg和Ag的摩尔比为1:4，所述阴极的厚度为80nm。由此，可进一步提高蓝光电致发光器件的整体性能。
根据本发明的实施例，该蓝光电致发光器件进一步包括：空穴传输层，所述空穴传输层设置在所述阳极和所述发光层之间；空穴注入层，所述空穴注入层设置在所述阳极和所述空穴传输层之间；电子阻挡层，所述电子阻挡层设置在所述空穴传输层和所述发光层之间；电子传输层，所述电子传输层设置在所述阴极和所述发光层之间；电子注入层，所述电子注入层设置在所述阴极和所述电子传输层之间；以及空穴阻挡层，所述空穴阻挡层设置在所述电子传输层和所述发光层之间。由此，有利于空穴、电子分别由阳极、阴极向发光层的传输穴，并促进空和电子在发光层进行复合，进而提高器件的发光效率。
根据本发明的实施例，所述P型材料的最高已占轨道能级的绝对值与所述电子阻挡层的最高已占轨道能级的绝对值的差值不大于0.3eV；所述空穴阻挡层的最低未占轨道能级的绝对值与所述N型材料的最低未占轨道能级的绝对值的差值不大于0.3eV。由此，有利于空穴、电子分别由阳极、阴极向发光层的传输，可以阻挡空穴由发光层向阴极移动、阻挡电子由发光层向阳极移动，使空穴和电子集中在发光层，进而提高器件的发光效率。
根据本发明的实施例，所述空穴注入层的厚度为8～12nm，所述空穴传输层的厚度为100～120nm，所述电子阻挡层的厚度为3～7nm，所述发光层的厚度为15～25nm，所述空穴阻挡层的厚度为3～7nm，所述电子传输层的厚度为25～35nm，所述电子注入层的厚度为1～2nm。由此，可以提高蓝光电致发光器件的整体性能。
根据本发明的实施例，所述空穴注入层的厚度为10nm，所述空穴传输层的厚度为110nm，所述电子阻挡层的厚度为5nm，所述发光层的厚度为20nm，所述空穴阻挡层的厚度为5nm，所述电子传输层的厚度为30nm，所述电子注入层的厚度为1nm。由此，可以进一步提高蓝光电致发光器件的整体性能。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种显示面板，该显示面板包括前面所述的蓝光电致发光器件。由此，该显示面板具有前面所述的蓝光电致发光器件的全部优点，在此不再赘述。总的来说，该显示面板具有工作电压低、发光效率高以及使用寿命长等优点。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种显示装置，该显示装置包括前面所述的显示面板。由此，该显示装置具有较低的工作电压、较高的发光效率以及较长的使用寿命等优点。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的蓝光电致发光器件的结构示意图；
图2显示了根据本发明另一个实施例的蓝光电致发光器件的结构示意图；
图3显示了根据本发明一个实施例的光谱图；
图4显示了根据本发明另一个实施例的光谱图；
图5显示了根据本申请又一个实施例的光谱图；
图6显示了根据本申请又一个实施例的光谱图；
图7显示了根据本申请又一个实施例的光谱图。
附图标记说明：
100：阳极；200：发光层；300：阴极；400：空穴注入层；500：空穴传输层；600：电子阻挡层；700：空穴阻挡层；800：电子传输层；900：电子注入层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种蓝光电致发光器件。参考图1，该蓝光电致发光器件包括：依次层叠的阳极100、发光层200以及阴极300，其中，发光层200包括第一类型主体材料、第二类型主体材料以及客体掺杂材料。第一类型主体材料和第二类型主体材料中的一个为P型材料，另一个为N型材料。由此，该蓝光电致发光器件具有较低的工作电压、较高的发光效率以及相对较长的使用寿命等优点。
根据本发明的具体实施例，参考图2，该蓝光电致发光器件进一步包括：空穴传输层500、电子传输层800、空穴注入层400、电子阻挡层600、空穴阻挡层700、以及电子注入层900。其中，空穴传输层500设置在阳极100和发光层200之间，空穴注入层400设置在阳极100和空穴传输层500之间，电子阻挡层600设置在空穴传输层500和发光层200之间，电子传输层800设置在阴极300和发光层200之间，电子注入层900设置在阴极300和电子传输层800之间，空穴阻挡层700设置在电子传输层800和发光层200之间。由此，有利于空穴、电子分别由阳极100、阴极300向发光层200的传输，并促进空穴和电子在发光层200进行复合，进而提高器件的发光效率。
当发光层200同时包含P型材料和N型材料的主体材料时，在光激发或者电场激发的条件下会形成激基复合物，如果激基复合物的发射光谱(PL光谱)和客体掺杂材料的吸收光谱具有较大的重叠积分面积，则可以提高能量传递效率。
根据本发明的实施例，N型材料的最低未占轨道能级不小于2.1eV，并且不大于3.3eV，即2.1eV≤LUMON型≤3.3eV；P型材料的最高已占轨道能级不小于5.5eV，并且不大于6.5eV，即5.5eV≤HOMOP型≤6.5eV；P型材料的最高已占轨道能级与N型材料的最低未占轨道能级的差值不小于2.6eV，即HOMOP型-LUMON型≥2.6eV。由此，P型材料与N型材料均具有合适的能级，可以调控双主体材料产生的激基复合物的PL光谱的位置，增大PL光谱与客体掺杂材料吸收光谱的重叠积分面积，改善主体材料到客体掺杂材料的能量传输，提高蓝光电致发光器件的发光效率。
根据本发明的实施例，所述P型材料的最高已占轨道能级的绝对值与所述电子阻挡层的最高已占轨道能级的绝对值的差值不大于0.3eV；所述空穴阻挡层的最低未占轨道能级的绝对值与所述N型材料的最低未占轨道能级的绝对值的差值不大于0.3eV。由此，有利于空穴、电子分别由阳极100、阴极300向发光层200的传输，并且，可以阻挡空穴由发光层200向阴极300移动、阻挡电子由发光层200向阳极100移动，使空穴和电子集中在发光层200，进而提高器件的发光效率。
本发明中使用的P型材料和N型材料的种类不受特别限制，只要P型材料和N型材料可以配合良好，使发光层200具有优异的发光性能即可。根据本发明的实施例，P型材料可以包括式(1)、式(2)或式(3)所示的化合物之中的一种或多种，N型材料可以包括式(4)、式(5)、式(6)或式(7)中的一种或多种。由此，该蓝光电致发光器件的发光层具有合适的双主体材料，可以使激子复合区域向发光层内侧移动，延缓器件的老化，延长器件的使用寿命，使器件工作电压降低，并且提高器件的发光效率。
根据本发明的实施例，P型材料与N型材料的摩尔比可以为1:4～4:1。由此，双主体材料的配比合适，可以降低激子淬灭，提高蓝光电致发光器件的发光效率，同时，可以使激子复合区域向发光层200的内侧移动，激子复合区域不再集中在发光层200和相邻功能层的界面上，从而改善界面老化，延长器件的使用寿命。根据本发明的一些具体实施例，P型材料与N型材料的摩尔比为1:1。由此，可以进一步提高蓝光电致发光器件的整体性能。
根据本发明的实施例，P型材料的空穴迁移率可以为10-8至10-4cm2/(V·s)，N型材料的电子迁移率可以为10-8至10-4cm2/(V·s)。由此，空穴和电子在双主体材料的发光层均具有合适的迁移率，可以提高器件的发光效率。根据本发明的一些具体实施例，P型材料的空穴迁移率可以为4x10-5至7x10-5cm2/(V·s)，N型材料的电子迁移率可以为3x10-6至7x10- 6cm2/(V·s)。由此，可以进一步提高发光层200的发光效率，提高器件的整体性能。
构成本发明的蓝光电致发光器件的阳极100和阴极300的材料不受特别限制，只要可以具有一定的导电性能即可。根据本发明的实施例，构成阳极100的材料可以为氧化铟锡(ITO)，阴极300可以由Mg和Ag构成。由此，可以提高器件的整体性能。
根据本发明的具体实施例，构成阴极300的Mg和Ag的摩尔比可以为1:9～9:1，阴极的厚度为10～100nm。由此，可以提高蓝光电致发光器件的整体性能。根据本发明的一些具体实施例，构成阴极300的Mg和Ag的摩尔比为1:4，阴极300的厚度为80nm。由此，可进一步提高蓝光电致发光器件的整体性能。
本发明中的发光层200以及其他各功能层的厚度不受特别限制，只要可以使空穴、电子分别由阳极100、阴极300传输至发光层200，并在发光层200复合即可。根据本发明的实施例，空穴注入层400的厚度为8～12nm，空穴传输层500的厚度为100～120nm，电子阻挡层600的厚度为3～7nm，发光层200的厚度为15～25nm，空穴阻挡层700的厚度为3～7nm，电子传输层800的厚度为25～35nm，电子注入层900的厚度为1～2nm。由此，可以提高蓝光电致发光器件的整体性能。根据本发明的一些具体实施例，空穴注入层400的厚度为10nm，空穴传输层500的厚度为110nm，电子阻挡层600的厚度为5nm，发光层200的厚度为20nm，空穴阻挡层700的厚度为5nm，电子传输层800的厚度为30nm，电子注入层900的厚度为1nm。由此，可以进一步提高蓝光电致发光器件的整体性能。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种显示面板，该显示面板包括前面所述的蓝光电致发光器件。由此，该显示面板具有前面所述的蓝光电致发光器件的全部优点，在此不再赘述。总的来说，该显示面板具有工作电压低、发光效率高以及使用寿命长等优点。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种显示装置，该显示装置包括前面所述的显示面板。由此，该显示装置具有较低的工作电压、较高的发光效率以及较长的使用寿命等优点。
下面通过具体的实施例对本发明进行说明，本领域技术人员能够理解的是，下面的具体的实施例仅仅是为了说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围。另外，在下面的实施例中，除非特别说明，所采用的材料和设备均是市售可得的。如果在后面的实施例中，未对具体的处理条件和处理方法进行明确描述，则可以采用本领域中公知的条件和方法进行处理。
实施例1
发光层双主体材料的P型材料和N型材料分别选用P1和N1，P型材料和N型材料的摩尔比为1:1，客体掺杂材料为BD，客体掺杂材料约占发光层材料总质量的3％，阳极材料为ITO，阴极由摩尔比为1:4的Mg和Ag构成，阴极的厚度为80nm，空穴注入层的厚度为10nm，空穴传输层的厚度为110nm，电子阻挡层的厚度为5nm，电子阻挡层的最高已占轨道能级为5.5eV，发光层的厚度为20nm，空穴阻挡层的厚度为5nm，空穴阻挡层的最低未占轨道能级为2.6eV，电子传输层的厚度为30nm，电子注入层的厚度为1nm。
实施例2
与实施例1所不同的是，发光层双主体材料的P型材料和N型材料分别选用P2和N2。
实施例3
与实施例1所不同的是，发光层双主体材料的P型材料和N型材料分别选用P3和N3。
实施例4
与实施例1所不同的是，发光层双主体材料的P型材料和N型材料分别选用P3和N4。
实施例5
与实施例1所不同的是，发光层双主体材料的P型材料和N型材料分别选用P2和N4。
对比例1
与实施例1所不同的是，发光层选用单主体材料BH。
实施例以及对比例中的主体材料的最高已占轨道能级、最低未占轨道能级以及载流子迁移率数据参见表1。
表1
Figure BDA0002644687130000081
Figure BDA0002644687130000091
注：P1为式(1)所示的化合物，P2为式(2)所示的化合物，P3为式(3)所示的化合物，N1为式(4)所示的化合物，N2为式(5)所示的化合物，N3为式(6)所示的化合物，N4为式(7)所示的化合物，
BH为
Figure BDA0002644687130000092
BD为
Figure BDA0002644687130000093
测量各实施例中双主体材料的PL光谱以及客体掺杂材料的吸收光谱，测试结果参见说明书附图图3至图7。
参考图3至图7(横坐标为波长(wavelength/nm)，纵坐标为强度(Intensity))，可知各实施例中双主体材料的PL光谱与各自的客体掺杂材料的吸收光谱的重叠积分面积均较大，因此，有利于改善主体到客体掺杂材料的能量传输，提高能量效率。
对实施例以及对比例中的蓝光电致发光器件进行常规的IVL和寿命测试，包括电压、电流密度、效率(Cd/A)、色度效率(Cd/A/CIE y)、色坐标(CIE x和CIE y)以及亮度衰减到95％的寿命值LT95，测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002644687130000101
通过表2可以看出，色坐标CIE x和CIE y对应为蓝光，电流密度相同的条件下，与采用单主体发光材料的对比例相比，实施例1至实施例5的电压均有明显降低，效率以及色度效率相当甚至优于对比例，亮度衰减到95％的寿命值显著延长。
由此可知，本申请通过对蓝光电致发光器件发光层的双主体材料中P型材料和N型材料的物性进行限定，使得双主体材料的发光光谱与客体掺杂材料的吸收光谱重叠积分面积增大，搭配出高效率能量转移的组合，拓宽激子复合区域，可以获得与单主体材料的蓝光电致发光器件相比，效率以及色度效率相当甚至更优异、电压明显降低、寿命显著延长的双主体蓝光电致发光器件。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”、“具体实施例”、“一些具体实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。另外，需要说明的是，本说明书中，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种蓝光电致发光器件，其特征在于，包括：
依次层叠的阳极、发光层以及阴极，
其中，所述发光层包括第一类型主体材料、第二类型主体材料以及客体掺杂材料，所述第一类型主体材料和所述第二类型主体材料中的一个为P型材料，另一个为N型材料。
2.根据权利要求1所述的蓝光电致发光器件，其特征在于，所述N型材料的最低未占轨道能级不小于2.1eV，并且不大于3.3eV；所述P型材料的最高已占轨道能级不小于5.5eV，并且不大于6.5eV；所述P型材料的最高已占轨道能级与所述N型材料的最低未占轨道能级的差值不小于2.6eV。
3.根据权利要求1所述的蓝光电致发光器件，其特征在于，所述P型材料与所述N型材料的摩尔比为1:4～4:1。
4.根据权利要求1所述的蓝光电致发光器件，其特征在于，所述P型材料的空穴迁移率为10-8至10-4cm2/(V·s)，所述N型材料的电子迁移率为10-8至10-4cm2/(V·s)。
5.根据权利要求1所述的蓝光电致发光器件，其特征在于，所述P型材料包括
Figure FDA0002644687120000011
Figure FDA0002644687120000021
的至少之一。
6.根据权利要求1所述的蓝光电致发光器件，其特征在于，所述N型材料包括
Figure FDA0002644687120000022
的至少之一。
7.根据权利要求1所述的蓝光电致发光器件，其特征在于，所述阴极由Mg和Ag构成，所述Mg和Ag的摩尔比为1:9～9:1，所述阴极的厚度为10～100nm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的蓝光电致发光器件，其特征在于，进一步包括：空穴传输层，所述空穴传输层设置在所述阳极和所述发光层之间；
空穴注入层，所述空穴注入层设置在所述阳极和所述空穴传输层之间；
电子阻挡层，所述电子阻挡层设置在所述空穴传输层和所述发光层之间；
电子传输层，所述电子传输层设置在所述阴极和所述发光层之间；
电子注入层，所述电子注入层设置在所述阴极和所述电子传输层之间；以及
空穴阻挡层，所述空穴阻挡层设置在所述电子传输层和所述发光层之间。
9.根据权利要求8所述的蓝光电致发光器件，其特征在于，所述P型材料的最高已占轨道能级的绝对值与所述电子阻挡层的最高已占轨道能级的绝对值的差值不大于0.3eV；
所述空穴阻挡层的最低未占轨道能级的绝对值与所述N型材料的最低未占轨道能级的绝对值的差值不大于0.3eV。
10.根据权利要求8所述的蓝光电致发光器件，其特征在于，所述空穴注入层的厚度为8～12nm，所述空穴传输层的厚度为100～120nm，所述电子阻挡层的厚度为3～7nm，所述发光层的厚度为15～25nm，所述空穴阻挡层的厚度为3～7nm，所述电子传输层的厚度为25～35nm，所述电子注入层的厚度为1～2nm。
11.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1～10任一项所述的蓝光电致发光器件。
12.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求11所述的显示面板。
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