CN112071995B - 有机电致发光器件、显示装置及电子设备 - Google Patents

有机电致发光器件、显示装置及电子设备 Download PDF

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CN112071995B CN201910501577.3A CN201910501577A CN112071995B CN 112071995 B CN112071995 B CN 112071995B CN 201910501577 A CN201910501577 A CN 201910501577A CN 112071995 B CN112071995 B CN 112071995B
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Abstract

本发明提供一种有机电致发光器件、显示装置及电子设备，有机电致发光器件包括：阴极、阳极、发光单元及电荷生成层；发光单元位于阴极及阳极之间，有机电致发光器件至少包括两个发光单元，发光单元包括电子传输层；电荷生成层位于发光单元之间，以通过电荷生成层将相邻的发光单元相互串联，电荷生成层包括P掺杂层及N掺杂层；其中，电子传输层及N掺杂层中的至少一个包含手性化合物。本发明将手性化合物应用于电子传输层及/或N掺杂层中，可有效改善有机电致发光器件的光效率，为后续有机电致发光器件的研究及应用奠定基础。

Description

有机电致发光器件、显示装置及电子设备
技术领域
本发明属于显示技术领域，涉及一种有机电致发光器件、显示装置及电子设备。
背景技术
现有的白光有机电致发光器件(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，主要是基于红-绿-蓝(R-G-B)三基色的发光单元，通过调整发光亮度的配比，进而形成白光。目前，白光OLED通常采用串联叠层的结构，例如，采用红光发光单元、绿光发光单元和蓝光发光单元串联；并且，为了提高OLED器件的效率，一般会在不同的发光层之间增加电荷生成层(CGL，Charge generation layer)，CGL层包括N掺杂层(N-doping CGL)和P掺杂层(P-doping CGL)，但是，随着时间的延长，OLED的电压稳定性较差、功耗较大、寿命较低，且随着人们对OLED高光效的追求，目前的OLED已不能满足人们的需求。
手性化合物(Chiral Compounds)是指分子量、分子结构相同，但左右排列相反，如实物与其镜中的映体。结构的不对称性即是有机分子的手性，是分子中的原子特有的空间排布方式，影响着分子的物理化学、生物化学和光物理等性质，分子的手性结构成为化学、生物、制药、物理、光学等领域研究的重要课题。
因此，基于手性化合物，提供一种新型的有机电致发光器件、显示装置及电子设备，以改善有机电致发光器件的光效率，实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种有机电致发光器件、显示装置及电子设备，用于解决现有技术中有机电致发光器件光效率低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括：
阴极；
阳极；
发光单元，所述发光单元位于所述阴极及阳极之间，所述有机电致发光器件至少包括两个所述发光单元，且所述发光单元包括电子传输层；
电荷生成层，所述电荷生成层位于所述发光单元之间，以通过所述电荷生成层将相邻的所述发光单元相互串联，所述电荷生成层包括靠近所述阴极一侧的P掺杂层及靠近所述阳极一侧的N掺杂层；其中，所述电子传输层及N掺杂层中的至少一个包含手性化合物，所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合，
Figure BDA0002090410170000021
其中，A包括取代或未取代的环形成碳数为6～30的芳基、取代或未取代的环形成原子数为5～30的杂芳基、取代或未取代的碳数为1～30的烷基、取代或未取代的碳数为1～30的氟烷基、取代或未取代的环形成碳数为3～30的环烷基、取代或未取代的碳数为7～30的芳烷基。
可选地，所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合：
Figure BDA0002090410170000022
其中，Ar包括取代或未取代的环形成碳数为6～30的芳基、取代或未取代的环形成原子数为5～30的杂芳基。
可选地，所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合：
Figure BDA0002090410170000023
其中，Ar包括取代或未取代的环形成碳数为6～30的芳基、取代或未取代的环形成原子数为5～30的杂芳基。
可选地，所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合：
Figure BDA0002090410170000024
Figure BDA0002090410170000031
可选地，所述手性化合物的对映体过量百分率的范围大于零。
可选地，所述有机电致发光器件包括单颜色发光单元及多颜色发光单元中的一种。
可选地，所述有机电致发光器件包括相互串联的红光发光单元、绿光发光单元及蓝光发光单元，以形成白光，且相邻的所述发光单元之间设有所述电荷生成层。
可选地，包含所述手性化合物的所述电子传输层还包含掺杂的金属，且所述金属与所述手性化合物的质量百分比的范围包括1％～25％。
可选地，所述金属包括碱金属、碱土金属及稀土金属中的一种或组合；所述金属包括锂金属、镁金属、钙金属、钐金属及镱金属中的一种或组合。
可选地，包含所述手性化合物的所述N掺杂层还包含掺杂的金属，且所述金属与所述手性化合物的质量百分比的范围包括1％～25％。
可选地，所述金属包括碱金属、碱土金属及稀土金属中的一种或组合；所述金属包括锂金属、镁金属、钙金属、钐金属及镱金属中的一种或组合。
可选地，所述有机电致发光器件包括顶发光器件及底发光器件中的一种或组合。
可选地，所述发光单元还包括空穴注入层、电子注入层、空穴传输层、电子阻挡层及空穴阻挡层中的一种或组合。
本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括上述任一所述有机电致发光器件。
本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述任一所述有机电致发光器件。
如上所述，本发明的有机电致发光器件、显示装置及电子设备，将手性化合物应用于电子传输层及/或电荷生成层中的N掺杂层中，可有效改善有机电致发光器件的光效率，为后续有机电致发光器件的研究及应用奠定基础。
附图说明
图1显示为本发明中的有机电致发光器件的结构示意图。
图2显示为图1中A区域的放大结构示意图。
图3显示为本发明中的底发光器件的结构示意图。
元件标号说明
100 阳极
200 阴极
301 蓝光发光单元
302 绿光发光单元
303 红光发光单元
401 第一电荷生成层
402 第二电荷生成层
311 空穴注入层
312 空穴传输层
313 蓝光空穴传输层
314 蓝光发光层
315 空穴阻挡层
316 电子传输层
411 N掺杂层
412 P掺杂层
A 区域
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1，本发明提供一种有机电致发光器件(OLED)，所述OLED包括：阳极100、阴极200、位于所述阳极100及阴极200之间的发光单元及位于所述发光单元之间的电荷生成层(CGL)。其中，所述OLED至少包括两个所述发光单元，且所述发光单元包括电子传输层(ETL)；通过所述CGL可将相邻的所述发光单元相互串联，且所述CGL包括靠近所述阴极200一侧的P掺杂层及靠近所述阳极100一侧的N掺杂层。所述ETL及N掺杂层中的至少一个包含手性化合物，所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合：
Figure BDA0002090410170000051
其中，A包括取代或未取代的环形成碳数为6～30的芳基、取代或未取代的环形成原子数为5～30的杂芳基、取代或未取代的碳数为1～30的烷基、取代或未取代的碳数为1～30的氟烷基、取代或未取代的环形成碳数为3～30的环烷基、取代或未取代的碳数为7～30的芳烷基。
具体的，所述手性化合物具有结构的不对称性，是具有光学活性的化合物，所述手性化合物具有旋光性，其对平面偏振光均具有偏转作用。本发明将所述手性化合物应用于电子传输层及/或电荷生成层中的N掺杂层中，可有效改善有机电致发光器件的光效率，为后续有机电致发光器件的研究及应用奠定基础。
作为该实施例的进一步实施例，所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合：
Figure BDA0002090410170000061
其中，Ar包括取代或未取代的环形成碳数为6～30的芳基、取代或未取代的环形成原子数为5～30的杂芳基。
作为该实施例的进一步实施例，所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合：
Figure BDA0002090410170000062
其中，Ar包括取代或未取代的环形成碳数为6～30的芳基、取代或未取代的环形成原子数为5～30的杂芳基。
作为该实施例的进一步实施例，所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合：
Figure BDA0002090410170000063
Figure BDA0002090410170000071
本发明的合成路线通式如下：
Figure BDA0002090410170000072
手性化合物的获得，可以通过手性原料进行合成或手性物理拆分。依据上述合成路线，可以合成以下化合物：
Figure BDA0002090410170000073
Figure BDA0002090410170000081
作为该实施例的进一步实施例，所述手性化合物的对映体过量百分率的范围大于零。
具体的，在含有所述手性化合物的所述ETL及/或N掺杂层中，当所述手性化合物采用一对或多对对映体时，优选所述对映体过量百分率的范围大于零。其中，所述对映体过量百分率是用来表示所述手性化合物的光学纯度的，对映体过量百分率的值越高，光学纯度也越高，当采用单一对应异构体的所述手性化合物时，所述手性化合物具有旋光纯。经试验证明(参阅后续表1)，当所述手性化合物中，对映体过量百分率越大时，所获得的所述OLED的光效率越大，这是由所述手性化合物在所述OLED中的空间排布所引起的。
作为该实施例的进一步实施例，所述OLED包括单颜色发光单元及多颜色发光单元中的一种。
具体的，如图1，本实施例中，所述OLED包括3个所述发光单元，且所述发光单元包括相互串联的红光发光单元303(R)、绿光发光单元302(G)及蓝光发光单元301(B)，以形成白光，且相邻的所述发光单元之间设有所述CGL，即所述蓝光发光单元301与所述绿光发光单元302之间设有第一电荷生成层401，所述绿光发光单元302与所述红光发光单元303之间设有第二电荷生成层402，但并非局限于此。在所述OLED中，位于所述阳极100及阴极200之间的发光单元也可包括相互串联的2个、4个或其他个数，且所述发光单元可采用单一颜色的发光单元，也可采用多颜色的发光单元。如当采用4个相互串联的所述发光单元时，自所述阴极200至所述阳极100可依次包括G-R-B-B发光单元或B-G-R-B发光单元等；当采用2个相互串联的所述发光单元时，所述OLED可包括单颜色发光单元，如B-B发光单元、G-G发光单元、R-R发光单元等。
作为该实施例的进一步实施例，包含所述手性化合物的所述ETL还可包含掺杂的金属，且所述金属与所述手性化合物的质量百分比的范围可包括1％～25％，所述金属可包括碱金属、碱土金属及稀土金属中的一种或组合；所述金属可包括锂金属、镁金属、钙金属、钐金属及镱金属中的一种或组合。
具体你的，所述金属与所述手性化合物的质量百分比的范围可包括1％、5％、8％、10％、15％、25％等，通过所述金属的掺杂，可进一步的提高所述ETL的电子传输性能，从而进一步提高所述OLED的性能。
作为该实施例的进一步实施例，包含所述手性化合物的所述N掺杂层还可包含掺杂的金属，且所述金属与所述手性化合物的质量百分比的范围可包括1％～25％，所述金属可包括碱金属、碱土金属及稀土金属中的一种或组合；所述金属可包括锂金属、镁金属、钙金属、钐金属及镱金属中的一种或组合。
具体的，所述金属与所述手性化合物的质量百分比的范围可包括1％、5％、8％、10％、15％、25％等。通过所述金属的掺杂，可进一步的提高所述N掺杂层的电子迁移率，从而进一步提高所述OLED的性能。
作为该实施例的进一步实施例，所述有机电致发光器件可包括顶发光器件及底发光器件中的一种或组合，以扩大所述OLED的应用。
具体的，当采用所述顶发光器件时，可以使所述OLED具有相对较高的开口率和发光效率，当采用所述底发光器件时，可以减小所述OLED器件的微腔效应，且其制备工艺较简单。当所述OLED采用所述顶发光器件时，优选所述OLED还包括位于所述阴极表面的光电耦合层(Capping Layer，CPL)，其中，所述光电耦合层是位于所述阴极之上的一层有机膜，以进一步提高所述OLED的出射光效率。所述CPL可采用折射率大于1.8的材料，如胺类化合物、芳香稠环化合物等。当所述OLED中的发光层发出的光往外传播的时候，在金属/介质界面附近会存在表面等离子激元(Surface Plasmon Polariton，SPP)效应，这个SPP效应可以理解为，当光波(电磁波)入射到金属与电介质分界面时，金属表面的自由电子发生集体振荡，电磁波与金属表面自由电子耦合而形成的一种沿着金属表面传播的近场电磁波，如果电子的振荡频率与入射光波的频率一致就会产生共振，在共振状态下电磁场的能量被有效地转变为金属表面自由电子的集体振动能，这时就形成的一种特殊的电磁模式：电磁场被局限在金属表面很小的范围内并发生增强，这种现象即被称为SPP效应。这个SPP效应会导致出射光效率降低，因此，通过所述CPL层即可以有效压制这种SPP效应。
作为该实施例的进一步实施例，所述发光单元还可包括空穴注入层、电子注入层、空穴传输层、电子阻挡层及空穴阻挡层中的一种或组合。
具体的，所述发光单元至少包括发光层，当所述CGL中的所述N掺杂层包含所述手性化合物时，所述发光单元还可包括空穴注入层、电子注入层、空穴传输层、电子传输层、电子阻挡层及空穴阻挡层中的一种或组合，其中优选所述电子传输层也包含所述手性化合物；当所述CGL中的所述N掺杂层不包含所述手性化合物时，所述发光单元至少包括所述发光层及包含所述手性化合物的所述电子传输层，且所述发光单元还可包括空穴注入层、电子注入层、空穴传输层、电子阻挡层及空穴阻挡层中的一种或组合。如图2，显示为图1中A区域的局部放大图。本实施例中，所述蓝光发光单元301自所述阳极100向所述阴极200依次包括空穴注入层311、空穴传输层312、蓝光空穴传输层313、蓝光发光层314、空穴阻挡层315及电子注入传输层316，所述电子注入传输层316。所述第一电荷生成层401位于所述蓝光发光单元301上方，包括N掺杂层411及P掺杂层412。所述N掺杂层411与所述电子注入传输层316相接触，本实施例中，所述N掺杂层411包含所述手性化合物，但并非局限于此。所述绿光发光单元302及所述红光发光单元303的结构可参阅所述蓝光发光单元301，仅对所述蓝光发光单元301中的所述蓝光空穴传输层313及蓝光发光层314进行相应替换即可，此处不再赘述。
作为该实施例的进一步实施例，所述阳极100的材料可包括铜、金、银、铁、铬、镍、锰、钯、铂、氧化锌、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)中的一种或组合；所述阴极200的材料可包括锂、镁、银、钙、锶、铝、铟、铜及金中的一种或组合。
本发明还提供一种显示装置及电子设备，所述显示装置及电子设备均包括上述任一所述OLED。所述显示装置可包括OLED显示面板，所述电子设备可包括手机、电脑、电视机、智能穿戴、智能家居设备等，具体种类此处不作限制。
如图3，本发明提供一种底发光器件，所述底发光器件自下而上依次包括：阳极、蓝光发光单元、第一电荷生成层、绿光发光单元、第二电荷生成层、红光发光单元及阴极。其中，所述第一电荷生成层与所述第二电荷生成层采用相同材质，其N掺杂层均包含所述手性化合物，以作示例，但并非局限于此，且优选所述底发光器件采用蒸镀法在玻璃基板或塑料基板上依次制备得到。具体的，
阳极：ITO
Figure BDA0002090410170000111
蓝光发光单元自下而上依次包括：空穴注入层，HIL(质量百分比为95％:5％的HT:PD-1，
Figure BDA0002090410170000112
)/空穴传输层，HTL(HT，
Figure BDA0002090410170000113
)/蓝光空穴传输层，B-HTL(B-HT，
Figure BDA0002090410170000114
)/蓝光发光层，B-EML(质量百分比为95％:5％的BH:BD，
Figure BDA0002090410170000115
)/空穴阻挡层，HBL(HB，
Figure BDA0002090410170000116
)/电子传输层，ETL(质量百分比为50％:50％的ET:LIQ，
Figure BDA0002090410170000117
)；
第一电荷生成层自下而上依次包括：N掺杂层，(N掺杂层(X)的材料选择如表1，
Figure BDA0002090410170000118
)/P掺杂层，(质量百分比为95％:5％的HT:PD-1，
Figure BDA0002090410170000119
)；
绿光发光单元自下而上依次包括：空穴注入层，HIL(质量百分比为95％:5％的HT:PD-1，
Figure BDA00020904101700001122
)/空穴传输层，HTL(HT，
Figure BDA00020904101700001110
)/绿光空穴传输层，G-HTL(G-HT，
Figure BDA00020904101700001111
)/绿光发光层，G-EML(质量百分比为90％:10％的GH:GD，
Figure BDA00020904101700001112
)/空穴阻挡层，HBL(HB，
Figure BDA00020904101700001113
)/电子传输层，ETL(质量百分比为50％:50％的ET:LIQ，
Figure BDA00020904101700001114
)；
第二电荷生成层同第一电荷生成层，此处不再赘述。
红光发光单元自下而上依次包括：空穴注入层，HIL(质量百分比为95％:5％的HT:PD-1，
Figure BDA00020904101700001115
)/空穴传输层，HTL(HT，
Figure BDA00020904101700001116
)/红光空穴传输层，R-HTL(R-HT，
Figure BDA00020904101700001117
)/红光发光层，R-EML(质量百分比为95％:5％的RH:RD，
Figure BDA00020904101700001118
)/空穴阻挡层，HBL(HB，
Figure BDA00020904101700001119
)/电子传输层，ETL(质量百分比为50％:50％的ET:LIQ，
Figure BDA00020904101700001120
)；
阴极：Ag
Figure BDA00020904101700001121
将所述底发光器件用既知的驱动电路将所述阳极和所述阴极连接起来，测量所述底发光器件的发光效率及电压特性，以得到如表1所示的测试结果。需要说明的是，在表1中，实施例与对比例中相应各层的制备方法及测试条件均相同，且电压和光效率均为在电流为10mA/cm2下测得。
表1：
Figure BDA0002090410170000121
具体的，上述HT、PD-1、B-HT、BH、BD、HB、ET、LIQ、1-A、1-B、2-A、2-B、G-HT、GH、GD、R-HT、RH、RD的结构式如下：
Figure BDA0002090410170000122
Figure BDA0002090410170000131
由表1可以得出，在所述底发光器件中，当所述电荷生成层的N掺杂层采用所述手性化合物时，且当所述手性化合物的对映体过量百分率大于零时，所形成的所述底发光器件具有较高的光效率。
综上所述，本发明的有机电致发光器件、显示装置及电子设备，将手性化合物应用于电子传输层及/或电荷生成层中的N掺杂层中，可有效改善有机电致发光器件的光效率，为后续有机电致发光器件的研究及应用奠定基础。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种有机电致发光器件，其特征在于，所述有机电致发光器件包括：
阴极；
阳极；
发光单元，所述发光单元位于所述阴极及阳极之间，所述有机电致发光器件至少包括两个所述发光单元，且所述发光单元包括电子传输层；
电荷生成层，所述电荷生成层位于所述发光单元之间，以通过所述电荷生成层将相邻的所述发光单元相互串联，所述电荷生成层包括靠近所述阴极一侧的P掺杂层及靠近所述阳极一侧的N掺杂层；其中，所述N掺杂层中包含手性化合物，所述手性化合物的对映体过量百分率大于零，所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合，
Figure FDA0003769254540000011
其中，A包括取代或未取代的环形成碳数为6～30的芳基、取代或未取代的环形成原子数为5～30的杂芳基、取代或未取代的碳数为1～30的烷基、取代或未取代的碳数为1～30的氟烷基、取代或未取代的环形成碳数为3～30的环烷基、取代或未取代的碳数为7～30的芳烷基。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于：所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合：
Figure FDA0003769254540000012
其中，Ar包括取代或未取代的环形成碳数为6～30的芳基、取代或未取代的环形成原子数为5～30的杂芳基。
3.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于：所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合：
Figure FDA0003769254540000013
其中，Ar包括取代或未取代的环形成碳数为6～30的芳基、取代或未取代的环形成原子数为5～30的杂芳基。
4.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于：所述手性化合物包括具有以下结构式的化合物中的一种或组合：
Figure FDA0003769254540000021
5.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于：所述有机电致发光器件包括单颜色发光单元及多颜色发光单元中的一种。
6.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于：所述有机电致发光器件包括相互串联的红光发光单元、绿光发光单元及蓝光发光单元，以形成白光，且相邻的所述发光单元之间设有所述电荷生成层。
7.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于：包含所述手性化合物的所述N掺杂层还包含掺杂的金属，且所述金属与所述手性化合物的质量百分比的范围为1％～25％。
8.根据权利要求7所述的有机电致发光器件，其特征在于：所述金属包括碱金属、碱土金属及稀土金属中的一种或组合。
9.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于：所述有机电致发光器件包括顶发光器件及底发光器件中的一种或组合。
10.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于：所述发光单元还包括空穴注入层、电子注入层、空穴传输层、电子阻挡层及空穴阻挡层中的一种或组合。
11.一种显示装置，其特征在于：所述显示装置包括权利要求1～10中任一所述有机电致发光器件。
12.一种电子设备，其特征在于：所述电子设备包括权利要求1～10中任一所述有机电致发光器件。
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