CN112687814A - 有机发光二极管和包括其的有机发光装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了有机发光二极管和包括其的有机发光装置,该有机发光二极管(OLED)包括设置在两个电极之间的至少一个发射材料层(EML),并且包含三嗪类延迟荧光材料和硼‑亚甲基二吡咯类荧光材料。所述三嗪类延迟荧光材料和硼‑亚甲基二吡咯类荧光材料可包含在同一EML中或相邻设置的EML中。OLED可通过调节延迟荧光材料和荧光材料的能级来降低其驱动电压并提高其发光效率。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年10月18日在韩国提交的韩国专利申请第10-2019-0129775号和于2020年9月7日在韩国提交的第10-2020-0113952号的权益,其全部内容通过引用在此并入本申请。
技术领域
本公开涉及一种有机发光二极管,更具体地,涉及一种具有优异的发光特性的有机发光二极管以及具有该二极管的有机发光装置。
背景技术
随着显示装置越来越大,需要空间占用更小的平板显示装置。在平板显示装置中,使用有机发光二极管(OLED)的显示装置已成为焦点。
在OLED中,当电荷注入电子注入电极(即阴极)和空穴注入电极(即阳极)之间的发射材料层中时,电荷重组形成激子,然后随着重组的激子转变为稳定的基态而发光。OLED可形成为厚度小于的薄膜,并且可以实现单向或双向图像作为电极构型。另外,OLED可以形成在柔性透明基板(例如,塑料基板)上,使得OLED可以轻松实现柔性或可折叠的显示器。另外,OLED可以在10V以下的较低电压下驱动。此外,与等离子体显示板和无机电致发光装置相比,OLED具有相对较低的驱动功耗,并且OLED的色纯度非常高。特别是,OLED可实现红色、绿色和蓝色,因此其作为发光装置而吸引了大量关注。
常规的荧光材料显示出低发光效率,因为仅单重态激子参与其发光过程。与荧光材料相比,其中三重态激子和单重态激子参与发光过程的磷光材料具有相对较高的发光效率。然而,作为代表性磷光材料的金属络合物的发光寿命太短而不能应用于商业装置。
发明内容
因此,本公开的实施方式涉及OLED和包括该OLED的有机发光装置,所述OLED基本上减少了由相关技术的局限性和缺点而引起的一个或多个问题。
本发明的一个方面提供了一种OLED和包括该二极管的有机发光装置,所述OLED可降低其驱动电压并增强其发光效率和寿命。
附加的特征和方面将在随后的描述中阐述,并且部分将从描述中显而易见,或者可以通过实践本文提供的发明构思来获知。本发明构思的其他特征和方面可以通过书面描述及权利要求书以及附图中具体指出的结构或可由其衍生的结构来实现和获得。
为了实现如所体现和广泛描述的本发明构思的这些和其他方面,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;和设置在所述第一电极和所述第二电极之间的发射材料层,其中所述发射材料层包括第一化合物、第二化合物和第三化合物,其中所述第二化合物包括具有下述化学式1的结构的有机化合物,并且其中所述第三化合物包括具有下述化学式3的结构的有机化合物:
[化学式1]
其中R1和R2各自独立地为氢或不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷基;并且R3是不具有取代基或具有取代基的C8-C30稠合杂芳基、不具有取代基或具有取代基的C6-C30芳族氨基、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C30杂芳族氨基;
[化学式3]
其中R11至R17各自独立地为氢、不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷基、不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷氧基、不具有取代基或具有取代基的C6-C30芳基、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C30杂芳基,或者R11至R17中的两个相邻基团形成不具有取代基或具有取代基的C6-C20脂环、不具有取代基或具有取代基的C4-C20杂脂环、不具有取代基或具有取代基的C6-C20芳环、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C20杂芳环;并且X1和X2各自独立地为卤素原子。
在另一方面,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;设置在所述第一电极和所述第二电极之间的第一发射材料层;和设置在所述第一电极和所述第一发射材料层之间或在所述第一发射材料层和所述第二电极之间的第二发射材料层,其中所述第一发射材料层包括第一化合物和第二化合物,其中所述第二发射材料层包括第四化合物和第五化合物,其中所述第一化合物包括具有化学式1的结构的有机化合物,并且其中所述第五化合物包括具有化学式3的结构的有机化合物。
在另一方面,有机发光装置包括基板和如上所述设置在基板上的OLED。
应当理解,前文的一般描述和下文的详细描述都是示例性和解释性的,并且旨在提供对所要求保护的发明构思的进一步解释。
附图说明
包括附图以提供对本公开的进一步理解,并且附图被并入且构成本申请的一部分,示出了本公开的实施方式,并且与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是示出根据本公开的一个示例性方面的有机发光显示装置的示意性截面图。
图2是示出根据本公开的一个示例性方面的OLED的示意性截面图。
图3是示出通过调节延迟荧光材料和荧光材料之间的HOMO和LUMO能级而在EML中有效转移的电荷的示意图。
图4是示出由于延迟荧光材料与荧光材料的LUMO能级之间的能级带隙造成的EML中的电荷转移问题的示意图。
图5是示出根据本公开的一个示例性方面的通过EML中的发光材料中的单重态和三重态能级的发光机制的示意图。
图6是示出根据本公开的另一个示例性方面的OLED的示意性截面图。
图7是示出根据本公开的另一个示例性方面的通过EML中的发光材料中的单重态和三重态能级的发光机制的示意图。
图8是示出根据本公开的再一个示例性方面的OLED的示意性截面图。
图9是示出根据本公开的再一个示例性方面的通过EML中的发光材料中的单重态和三重态能级的发光机制的示意图。
图10是示出根据本公开的又一个示例性方面的OLED的示意性截面图。
图11是示出根据本公开的又一个示例性方面的有机发光显示装置的示意性截面图。
图12是示出根据本公开的再一个示例性方面的OLED的示意性截面图。
图13是示出根据本公开的再一个示例性方面的有机发光显示装置的示意性截面图。
图14是示出根据本公开的另一个示例性方面的OLED的示意性截面图。
图15是示出根据本公开的另一个示例性方面的OLED的示意性截面图。
具体实施方式
现在将在下面详细参考本公开的各方面、实施方式和实施例,在附图中示出了其中的一些示例。
本公开涉及一种有机发光二极管(OLED)和包含该OLED的有机发光装置,在该OLED中,将能级经调节的延迟荧光材料和荧光材料施用于同一EML中或相邻设置的EML中。OLED可应用于有机发光装置,例如有机发光显示装置和有机发光照明装置。作为实例,将描述应用OLED的显示装置。
图1是示出根据本公开的一个示例性方面的有机发光显示装置100的示意性截面图。根据本公开所有方面的有机发光装置的所有部件均可操作性地连接和配置。如图1所示,有机发光显示装置100包括基板110,基板110上的薄膜晶体管Tr,以及连接到薄膜晶体管Tr的有机发光二极管(OLED)D。
基板110可包括但不限于玻璃、薄柔性材料和/或聚合物塑料。例如,柔性材料可选自由聚酰亚胺(PI)、聚醚砜(PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)及其组合组成的组,但不限于此。其上布置有薄膜晶体管Tr和OLED D的基板110形成阵列基板。
缓冲层122可以设置在基板110上,并且薄膜晶体管Tr设置在缓冲层122上。缓冲层122可以省略。
半导体层120设置在缓冲层122上。在一个示例性方面,半导体层120可以包括但不限于氧化物半导体材料。在这种情况下,在半导体层120下可以设置遮光图案,遮光图案可以防止光朝半导体层120入射,从而防止半导体层120因光而劣化。作为另选,半导体层120可包括但不限于多晶硅。在这种情况下,半导体层120的相对边缘可以掺杂有杂质。
由绝缘材料形成的栅极绝缘层124设置在半导体层120上。栅极绝缘层124可以包括但不限于无机绝缘材料,例如氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)。
由诸如金属等导电材料制成的栅电极130设置在栅极绝缘层124上,从而对应于半导体层120的中心。虽然在图1中栅极绝缘层124设置在基板110的整个区域上,但栅极绝缘层124可以与栅电极130相同地图案化。
由绝缘材料形成的层间绝缘层132设置在栅电极130上,覆盖在基板110的整个表面上。层间绝缘层132可以包括但不限于无机绝缘材料(例如,氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)),或有机绝缘材料(例如,苯并环丁烯或光丙烯酸树脂(photo-acryl))。
层间绝缘层132具有露出半导体层120的两侧的第一半导体层接触孔134和第二半导体层接触孔136。第一半导体层接触孔134和第二半导体层接触孔136设置在栅电极130的两侧上,与栅电极130间隔开。在图1中,第一半导体层接触孔134和第二半导体层接触孔136形成在栅极绝缘层124内。作为另选,当栅极绝缘层124与栅电极130相同地图案化时,第一半导体层接触孔134和第二半导体层接触孔136仅形成在层间绝缘层132内。
由诸如金属等导电材料制成的源电极144和漏电极146设置在层间绝缘层132上。源电极144和漏电极146相对于栅电极130彼此间隔开,并分别通过第一半导体层接触孔134和第二半导体层接触孔136接触半导体层120的两侧。
半导体层120、栅电极130、源电极144和漏电极146构成薄膜晶体管Tr,其用作驱动元件。图1中的薄膜晶体管Tr具有栅电极130、源电极144和漏电极146设置在半导体层120上的共平面结构。作为另选,薄膜晶体管Tr可以具有栅电极设置在半导体层下而源电极和漏电极设置在半导体层上的反交叠结构。在这种情况下,半导体层可以包括但不限于非晶硅。
栅极线和数据线彼此相交以界定像素区,并且在图1的像素区中可以进一步形成连接至栅极线和数据线的开关元件。开关元件连接至作为驱动元件的薄膜晶体管Tr。此外,电源线与栅极线或数据线平行间隔开,并且薄膜晶体管Tr还可以包括配置为在一帧期间恒定保持栅电极的电压的存储电容器。
另外,有机发光显示装置100可以包括滤色片,该滤色片包含用于传送从OLED D发出的特定波长的光的染料或颜料。例如,滤色片可以传送特定波长的光,例如红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)和/或白色(W)。红色、绿色和蓝色滤色片中的每一个可以在每个像素区中分别形成。在这种情况下,有机发光显示装置100可以通过滤色片实现全色。
例如,当有机发光显示装置100是底部发射型时,滤色片可以设置在层间绝缘层132上对应于OLED D。作为另选,当有机发光显示装置100是顶部发射型时,滤色片可以设置在OLED D(即,第二电极230)上。
钝化层150设置在整个基板110上的源电极144和漏电极146上。钝化层150具有平坦的顶面和露出薄膜晶体管Tr的漏电极146的漏电极接触孔152。虽然漏电极接触孔152设置在第二半导体层接触孔136上,但其可以与第二半导体层接触孔136间隔开。
OLED D包括设置在钝化层150上并连接至薄膜晶体管Tr的漏电极146的第一电极210。OLED D还包括各自依次设置在第一电极210上的发射层220和第二电极230。
第一电极210设置在各像素区中。第一电极210可以是阳极,并且包括具有相对较高的逸出功值的导电材料。例如,第一电极210可包括但不限于透明导电材料,例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡锌(ITZO)、氧化锡(SnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟铈(ICO)和铝掺杂的氧化锌(AZO)等。
在一个示例性方面,当有机发光显示装置100是底部发射型时,第一电极210可具有透明导电材料的单层结构。作为另选,当有机发光显示装置100是顶部发射型时,在第一电极210下可以设置反射电极或反射层。例如,反射电极或反射层可以包括但不限于银(Ag)或铝-钯-铜(APC)合金。在顶部发射型的OLED D中,第一电极210可具有ITO/Ag/ITO或ITO/APC/ITO的三层结构。另外,堤层160设置在钝化层150上以覆盖第一电极210的边缘。堤层160露出第一电极210的中心。
发射层220设置在第一电极210上。在一个示例性方面,发射层220可以具有发光材料层(EML)的单层结构。作为另选,发射层220可具有空穴注入层(HIL)、空穴输送层(HTL)、电子阻挡层(EBL)、EML、空穴阻挡层(HBL)、电子输送层(ETL)和/或电子注入层(EIL)的多层结构(参见图2、6、8和10)。在一个方面,发射层220可具有一个发射部。作为另选,发射层220可具有多个发射部以形成串联结构。
第二电极230设置在设置有发射层220的基板110上。第二电极230可以设置在整个显示区上,并且可以包括与第一电极210相比具有相对较低的逸出功值的导电材料。第二电极230可以是阴极。例如,第二电极230可包括但不限于铝(Al)、镁(Mg)、钙(Ca)、银(Ag)、其合金或其组合,例如铝-镁合金(Al-Mg)。当有机发光显示装置100是顶部发射型时,第二电极230较薄以具有透光(半透光)特性。
另外,封装膜170可以设置在第二电极230上,以防止外部水分渗入OLED D中。封装膜170可以具有但不限于第一无机绝缘膜172、有机绝缘膜174和第二无机绝缘膜176的层叠结构。
此外,有机发光显示装置100可具有偏光器以减少外部光反射。例如,偏光器可以是圆偏光器。当有机发光显示装置100是底部发射型时,偏光器可设置在基板100下面。作为另选,当有机发光显示装置100是顶部发射型时,偏光器可设置在封装膜170上方。另外,覆盖窗可以附接到封装膜170或偏光器。在这种情况下,基板110和覆盖窗可具有柔性,因此有机发光显示装置100可以是柔性显示装置。
现在,我们将更详细地描述OLED。图2是示出根据本公开的一个示例性方面的OLED的示意性截面图。如图2所示,OLED D1包括面向彼此的第一电极210和第二电极230,以及设置在第一电极210和第二电极230之间的具有单个发射部的发射层220。有机发光显示装置100包括红色像素区、绿色像素区和蓝色像素区,OLED D1可设置在绿色像素区中。发射层220包括设置在第一电极210和第二电极230之间的EML 240。另外,发射层220可包括设置在第一电极210和EML 240之间的HTL 260与设置在第二电极230和EML 240之间的ETL 270中的至少一个。另外,发射层220还可包括设置在第一电极210和HTL 260之间的HIL 250与设置在第二电极230和ETL 270之间的EIL 280中的至少一个。作为另选,发射层220还可包括第一激子阻挡层(即设置在HTL 260和EML 240之间的EBL 265)和/或第二激子阻挡层(即设置在EML 240和ETL 270之间的HBL 275)。
第一电极210可以是向EML 240提供空穴的阳极。第一电极210可以包括但不限于具有相对较高的逸出功值的导电材料,例如,透明导电氧化物(TCO)。在一个示例性方面,第一电极210可以包括但不限于ITO、IZO、ITZO、SnO、ZnO、ICO和AZO等。
第二电极230可以是向EML 240提供电子的阴极。第二电极230可以包括但不限于具有相对较低的逸出功值的导电材料,即,高反射材料,例如Al、Mg、Ca、Ag、其合金和其组合等。
EML 240可以包括第一化合物(化合物1,主体)H、第二化合物(化合物2,掺杂剂1)DF和第三化合物(化合物3,掺杂剂2)FD。例如,第一化合物H可以是(第一)主体,第二化合物DF可以是延迟荧光材料DF,第三化合物FD可以是荧光材料。EML 240中的第一化合物H可包括但不限于9-(3-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-咔唑e-3-甲腈(mCP-CN)、4,4’-二(N-咔唑基)-1,1’-联苯(CBP)、3,3’-二(N-咔唑基)-1,1’-联苯(mCBP)、1,3-二(咔唑-9-基)苯(mCP)、双[2-(二苯基膦基)苯基]醚氧化物(DPEPO)、2,8-二(二苯基磷酰基)二苯并噻吩(PPT)、1,3,5-三[(3-吡啶基)-苯-3-基]苯(TmPyPB)、2,6-二(9H-咔唑-9-基)吡啶(PYD-2Cz)、2,8-二(9H-咔唑-9-基)二苯并噻吩(DCzDBT)、3’,5’-二(咔唑-9-基)-[1,1’-联苯]-3,5-二甲腈(DCzTPA)、4’-(9H-咔唑-9-基)联苯-3,5-二甲腈(4’-(9H-咔唑-9-基)联苯-3,5-二甲腈(pCzB-2CN)、3’-(9H-咔唑-9-基)联苯-3,5-二甲腈(mCzB-2CN)、二苯基-4-三苯基甲硅烷基苯基-氧化膦(TSPO1)、9-(9-苯基-9H-咔唑-6-基)-9H-咔唑(CCP)、4-(3-(三亚苯-2-基)苯基)二苯并[b,d]噻吩、9-(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-3,9’-联咔唑、9-(3-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-3,9’-联咔唑和/或9-(6-(9H-咔唑-9-基)吡啶-3-基)-9H-3,9’-联咔唑)。
EML 240包括作为延迟荧光材料的第二化合物DF。当空穴和电子满足以形成激子时,成对自旋状态的单重态激子和未成对自旋状态的三重态激子理论上以1:3的比率产生。由于常规荧光材料仅可利用单重态激子,因此它们展现出低发光效率。磷光材料可利用三重态激子以及单重态激子,但它们显示出不适用于商用装置的过短的发光寿命。
已开发了诸如热激活延迟荧光(TADF)材料等延迟荧光材料,其可解决常规技术的荧光和/或磷光材料所伴随的问题。延迟荧光材料DF的激发单重态能级S1 DF和激发三重态能级T1 DF之间的能量带隙ΔEST DF非常窄(参见图3)。因此,延迟荧光材料DF中的单重态能级S1 DF的激子以及三重态能级T1 DF的激子可以转移到中间能级状态,即ICT状态,然后中间态激子可以转移到基态(S0 DF;S1 DF→ICT←T1 DF)。
由于延迟荧光材料DF在分子内具有与电子供体部分间隔开的电子受体部分,因此它在分子内以具有大偶极矩的极化状态存在。由于在偶极矩极化的状态下的HOMO与LUMO之间的相互作用很小,因此三重态激子以及单重态激子可以转换为ICT状态。
延迟荧光材料DF的激发单重态能级S1 DF和激发三重态能级T1 DF之间的能级带隙ΔEST DF必须等于或小于约0.3eV,例如为约0.05eV至约0.3eV,从而激发单重态能级S1 DF和激发三重态能级T1 D中的激子能量都可以跃迁至ICT状态。单重态能级S1 DF和三重态能级T1 DF之间的能级带隙ΔEST DF小的材料可展现出利用系间窜越(ISC)的普通荧光(其中单重态能级S1 DF的激子可以跃迁到三重态能级T1 DF的激子)以及利用反向系间窜越(RISC)的延迟荧光(其中三重态能级T1 DF可向上跃迁到单重态能级S1 DF的激子,然后由三重态能级T1 DF跃迁的单重态能级S1 DF的激子可跃迁到基态S0 DF)。换言之,延迟荧光材料DF的25%的处于激发单重态能级S1 DF的激子和75%的处于激发三重态能级T1 DF的激子可转化成ICT状态,然后转化的激子随发光下降至基态S0。因此,理论上延迟荧光材料可具有100%的内部量子效率。
EML 240中的作为延迟荧光材料的第二化合物可以是三嗪类延迟荧光材料。EML240中的可用作第二化合物DF的三嗪类延迟荧光材料可具有下述化学式1的结构:
[化学式1]
在化学式1中,R1和R2各自独立地为氢或不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷基;并且R3是不具有取代基或具有取代基的C8-C30稠合杂芳基、不具有取代基或具有取代基的C6-C30芳族氨基、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C30杂芳族氨基。
如本文所用的,术语“不具有取代基”是指连接氢,在这种情况下,氢包括氕、氘和氚。
如本文所用的,术语“具有取代基”中的取代基包括但不限于不具有取代基或卤素取代的C1-C20烷基、不具有取代基或卤素取代的C1-C20烷氧基、卤素、氰基、-CF3、羟基、羧基、羰基、氨基、C1-C10烷基氨基、C6-C30芳基氨基、C3-C30杂芳基氨基、C6-C30芳基、C3-C30杂芳基、硝基、酰肼基、磺酸酯基、C1-C20烷基甲硅烷基、C6-C30芳基甲硅烷基和C3-C30杂芳基甲硅烷基。
如本文所用的,诸如“杂芳环”、“亚杂环烷基”、“亚杂芳基”、“杂芳基亚烷基”、“亚杂芳基氧基”、“杂环烷基”、“杂芳基”、“杂芳基烷基”、“杂芳氧基”、“杂芳基氨基”中的术语“杂”是指构成芳环或脂环的至少一个碳原子(例如1至5个碳原子)被至少一个杂原子取代,所述杂原子选自由N、O、S、P及其组合组成的组。
作为实例,C8-C30稠合杂芳基、C6-C20芳基氨基和C3-C20杂芳基氨基各自可以不具有取代基或取代有选自C1-C10烷基、C6-C30芳基和C3-C30杂芳基中的至少一种基团。如本文所用的,C6-C30芳基可以包括C6-C30芳基、C7-C30芳烷基、C6-C30芳氧基和C6-C30芳基氨基。如本文所用的,C3-C30杂芳基可以包括C3-C30杂芳基、C4-C30杂芳烷基、C3-C30杂芳氧基和C3-C30杂芳基氨基。
在化学式1中,三嗪部分用作电子受体,稠合杂芳基或R3表示的(杂)芳族氨基用作电子供体。作为实例,化学式1中定义的稠合杂芳基可以包括咔唑基部分、吖啶基部分、吩嗪基部分和吩噁嗪基部分。另外,稠合杂芳基还可包括与这些部分稠合的芳环或杂芳环,例如苯环、萘环、茚环、吡啶环、吲哚环、呋喃环、苯并呋喃环、二苯并呋喃环、噻吩环、苯并噻吩环和/或二苯并噻吩环。例如,稠合杂芳基可以包括不具有取代基或具有取代基的吲哚咔唑基部分、不具有取代基或具有取代基的苯并噻吩并咔唑基部分。例如,具有化学式1的结构的三嗪类延迟荧光材料可以包括具有下述化学式2的结构的任一种:
[化学式2]
作为延迟荧光材料的第二化合物DF的激发单重态能级S1 DF和激发三重态能级T1 DF之间的能量带隙ΔEST DF非常窄(参见图5),并且具有优异的量子效率,因为第二化合物DF的三重态激子能量可以通过RISC机制转化为单重态激子能量。然而,具有化学式1和2的结构的第二化合物DF由于电子受体部分和电子供体部分而具有扭曲的化学构象,并且由于利用三重态激子而需要额外的电荷转移跃迁(CT跃迁)。具有化学式1和2的结构的第二化合物由于CT发光机制引起的发光特性而具有非常宽的FWHM(半峰全宽),因此其色纯度非常有限。
EML 240包括作为荧光材料的第三化合物以便解决延迟荧光材料引起的局限,从而实现超荧光。如上所述,具有延迟荧光特性的第二化合物DF可利用三重态激子能量以及单重态激子能量。EML 240包含作为荧光材料的第三化合物FD,其与作为延迟荧光材料的第二化合物DF相比具有适当的能级,从延迟荧光材料发射的激子能量被荧光材料吸收,然后被荧光材料吸收的激子能量产生100%单重态激子,并使其发光效率最大化。
第二化合物DF的单重态激子能量(其包括由EML 240中作为延迟荧光材料的第二化合物DF的三重态激子能量转化的第二化合物DF的单重态激子能量)通过Forster共振能量转移(FRET)机制在同一EML 240中转移至作为荧光材料的第三化合物FD,并且最终发射发生在第三化合物处。具有与第二化合物DF的光致发光光谱广泛重叠的吸收光谱的任何化合物都可以用作第三化合物FD,从而可以将在第二化合物DF处产生的激子能量有效地转移至第三化合物FD。由于第三化合物FD发射的光从激发态转变为基态,而不是CT发光机制,因此其FWHM相对较窄,因此可以提高色纯度。
EML 240中的第三化合物可以是绿色荧光材料。例如,EML 240中的第三化合物可以是具有硼-亚甲基二吡咯(BODIPY)核的荧光材料。作为实例,具有BODIPY核的第三化合物可具有下述化学式3的结构:
[化学式3]
在化学式3中,R11至R17各自独立地为氢、不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷基、不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷氧基、不具有取代基或具有取代基的C6-C30芳基、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C30杂芳基,或者R11至R17中的两个相邻基团形成不具有取代基或具有取代基的C6-C20脂环、不具有取代基或具有取代基的C4-C20杂脂环、不具有取代基或具有取代基的C6-C20芳环、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C20杂芳环;并且X1和X2各自独立地为卤素原子。
作为实例,R11至R17中的C6-C30芳基和C3-C30杂芳基各自可以独立地不具有取代基或取代有选自C1-C10烷基、C6-C30芳基和C3-C30杂芳基中的至少一种基团。可选地,C6-C30芳基和C3-C30杂芳基各自可以独立地不具有取代基或进一步取代有另一种C1-C10烷基。
作为实例,化学式3中的R11至R13和R15至R17中的至少4个基团可以是C1-C10烷基,而R11至R13和R15至R17中的其余基团可以是C6-C30芳基和/或C3-C30杂芳基。另外,化学式3中的R14可以不具有取代基,或者可以是C1-C10烷基、取代有C1-C10烷基的C6-C30芳基或取代有C3-C30杂芳基的C6-C30芳基。
在一个示例性方面,具有BODIPY核的作为荧光材料的第三化合物FD包括具有下述化学式4的结构的任何有机化合物:
[化学式4]
在一个示例性方面,可适当调节作为主体的第一化合物H、作为延迟荧光材料的第二化合物DF和作为荧光材料的第三化合物FD中的HOMO(最高占据分子轨道)能级和LUMO(最低未占分子轨道)能级。例如,主体必须诱导在延迟荧光材料上产生的三重态激子参与发光过程而不随着非辐射复合而猝灭,从而实现超荧光。为此,应调节作为主体的第一化合物H、作为延迟荧光材料的第二化合物DF和作为荧光材料的第三化合物FD中的能级。
图3是示出通过调节延迟荧光材料和荧光材料之间的HOMO和LUMO能级而在EML中有效转移的电荷的示意图。如图3所示,作为主体的第一化合物H可设计为具有比作为延迟荧光材料的第二化合物DF的HOMO能级HOMODF深的HOMO能级HOMOH,并且具有比第二化合物DF的LUMO能级LUMODF浅的LUMO能级LUMOH。在这种情况下,第一化合物的HOMO能级HOMOH和LUMO能级LUMOH之间的能级带隙可以比第二化合物DF的HOMO能级HOMODF和LUMO能级LUMODF之间的能级带隙宽。作为实例,第二化合物DF的HOMO能级HOMODF和LUMO能级LUMODF之间的能级带隙可以为约2.0eV至约3.0eV,但不限于此。
作为实例,优选的是,作为主体的第一化合物H的HOMO能级(HOMOH)与作为延迟荧光材料的第二化合物DF的HOMO能级(HOMODF)之间的能级带隙(|HOMOH-HOMODF|)或者第一化合物H的LUMO能级(LUMOH)与第二化合物DF的LUMO能级(LUMODF)之间的能级带隙(|LUMOH-LUMODF|)可以等于或小于约0.5eV,例如约0.1eV至约0.5eV。在这种情况下,电荷可以有效地从作为主体的第一化合物传输到作为延迟荧光材料的第二化合物,从而提高EML 240中的最终发光效率。
在一个示例性方面,第二化合物DF的LUMO能级LUMODF与第三化合物FD的LUMO能级LUMOFD之间的能级带隙ΔLUMO1满足下述式(1)中的关系。另外,第二化合物DF的HOMO能级HOMODF与第三化合物FD的HOMO能级HOMOFD满足下述式(2)中的关系:
-0.6eV≤LUMOFD–LUMODF≤0.1eV (1);
-0.3eV≤HOMODF-HOMOFD≤0.3eV (2)。
当第二化合物DF的LUMO能级LUMODF与第三化合物的LUMO能级LUMOFD之间的能级带隙ΔLUMO1满足式(1)中的关系时,电子可从作为主体的第一化合物H转移至作为延迟荧光材料的第二化合物DF。随着激子在第二化合物DF处复合,可以利用RISC机制实现100%的内部量子效率。通过RISC机制在第二化合物DF处产生的单重态激子能量通过FRET跃迁到作为荧光材料的第三化合物FD,并且在第三化合物FD处发生了有效的发光。
作为实例,第二化合物DF的LUMO能级LUMODF与第三化合物的LUMO能级LUMOFD之间的能级带隙ΔLUMO1可满足下述式(3)中的关系。另外,第二化合物DF的HOMO能级HOMODF与第三化合物的HOMO能级HOMOFD可满足下述式(4)中的关系:
-0.6eV≤LUMOFD–LUMODF≤-0.3eV (3);
-0.2eV≤HOMODF-HOMOFD≤0.2eV (4)。
图4是示出由于延迟荧光材料与荧光材料的LUMO能级之间的能级带隙造成的EML中的电荷转移问题的示意图。如图4所示,当第二化合物DF的LUMO能级LUMODF与第三化合物FD的LUMO能级LUMOFD之间的能级带隙ΔLUMO2超过0.6eV时,由于第二化合物DF和第三化合物FD之间的LUMO能级带隙ΔLUMO2大,电子从作为主体的第一化合物直接转移至作为荧光材料的第三化合物FD,而不是作为延迟荧光材料的第二化合物DF,因此电子被俘获在第三化合物处。随着俘获在作为荧光材料的第三化合物FD处的电子的直接复合,在第三化合物处产生的三重态激子能量由于非辐射复合而猝灭,因此其发光效率降低。另外,因为空穴和电子由于过量俘获在第三化合物上而没有平衡地注入到EML 240中,因此其发光效率进一步降低。
现在,我们将描述EML 240中的发光机制。图5是示出根据本公开的一个示例性方面的通过EML中的发光材料中的单重态和三重态能级的发光机制的示意图。如图5所示,第一化合物H(其可以是EML 240中的主体)的激发单重态能级S1 H和激发三重态能级T1 H分别各自分别高于具有延迟荧光特性的第二化合物DF的激发单重态能级S1 DF和激发三重态能级T1 DF的每一个。作为实例,第一化合物H1的激发三重态能级T1 H1可高出第二化合物DF的激发三重态能级T1 DF至少约0.2eV,优选至少约0.3eV,更优选至少约0.5eV。
当第一化合物的激发三重态能级T1 H和/或激发单重态能级S1 H未足够高出第二化合物DF的激发三重态能级T1 DF和/或激发单重态能级S1 DF,第二化合物DF的三重态激子能量可以反向转移至第一化合物的激发三重态能级T1 H。在这种情况下,反向转移至不能发射三重态激子的第一化合物H的三重态激子猝灭为不发射,因此具有延迟荧光特性的第二化合物DF的三重态激子能量无法对发光作出贡献。作为实例,具有延迟荧光特性的第二化合物DF的激发单重态能级S1 DF和激发三重态能级T1 DF之间的能级带隙ΔEST DF可等于或小于约0.3eV,例如约0.05eV至约0.3eV。
另外,单重态激子能量(产生于作为延迟荧光材料的第二化合物DF处,该化合物在EML 240中通过RISC转换为ICT复合体)被有效地转移至作为荧光材料的第三化合物FD,以便实现具有高发光效率和高色纯度的OLED D1。为此,作为延迟荧光材料的第二化合物DF的激发三重态能级T1 DF高于作为荧光材料的第三化合物FD的激发三重态能级T1 FD。可选地,第二化合物DF的激发单重态能级S1 DF可高于第三化合物FD的激发单重态能级S1 FD。
返回图2,HIL 250设置在第一电极210和HTL 260之间,并且改善无机第一电极210和有机HTL 260之间的界面特性。在一个示例性方面,HIL 340可包括但不限于4,4',4”-三(3-甲基苯基氨基)三苯胺(MTDATA)、4,4',4”-三(N,N-二苯基-氨基)三苯胺(NATA)、4,4',4”-三(N-(萘-1-基)-N-苯基-氨基)三苯胺(1T-NATA)、4,4',4”-三(N-(萘-2-基)-N-苯基-氨基)三苯胺(2T-NATA)、铜酞菁(CuPc)、三(4-咔唑基-9-基-苯基)胺(TCTA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4”-二胺(NPB;NPD)、1,4,5,8,9,11-六氮杂三亚苯基六甲腈(二吡嗪[2,3-f:2'3'-h]喹喔啉-2,3,6,7,10,11-六甲腈;HAT-CN)、1,3,5-三[4-(二苯基氨基)苯基]苯(TDAPB)、聚(3,4-乙二氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)和/或N-(联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺。根据OLED D1的结构可以省略HIL 250。
HTL 260在第一电极210和EML 240之间与EML 240相邻设置。在一个示例性方面,HTL 260可包括但不限于N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD)、NPB、CBP、聚[N,N'-二(4-丁基苯基)-N,N'-二(苯基)-联苯胺](聚-TPD)、聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-co-(4,4'-(N-(4-仲丁基苯基)二苯胺))](TFB)、二[4-(N,N-二-对甲苯基-氨基)-苯基]环己烷(TAPC)、5-二(9H-咔唑-9-基)-N,N-二苯胺(DCDPA)、N-(联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺和/或N-(联苯-4-基)-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)联苯-4-胺。
ETL 270和EIL 280可在EML 240和第二电极230之间依次层叠。ETL 270包括具有高电子迁移率的材料,以通过快速电子输送向EML 240稳定地提供电子。在一个示例性方面,ETL 270可包括但不限于噁二唑类化合物、三唑类化合物、菲咯啉类化合物、苯并噁唑类化合物、苯并噻唑类化合物、苯并咪唑类化合物和三嗪类化合物等中的任一种。
作为实例,ETL 270可以包括但不限于:三-(8-羟基喹啉铝)(Alq3)、2-联苯-4-基-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(PBD)、螺-PBD、喹啉锂(Liq)、1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、二(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1'-联苯-4-羟基)铝(BAlq)、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(Bphen)、2,9-二(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(NBphen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-叔丁基苯基-1,2,4-三唑(TAZ)、4-(萘-1-基)-3,5-二苯基-4H-1,2,4-三唑(NTAZ)、1,3,5-三(对-吡啶-3-基-苯基)苯(TpPyPB)、2,4,6-三(3'-(吡啶-3-基)联苯-3-基)1,3,5-三嗪(TmPPPyTz)、聚[9,9-二(3'-((N,N-二甲基)-N-乙基铵)-丙基)-2,7-芴]-交-2,7-(9,9-二辛基芴)](PFNBr)、三(苯基喹喔啉)(TPQ)和/或TSPO1。
EIL 280设置在第二电极230和ETL 270之间,并且可以改善第二电极230的物理特性,因此可以提高OLED D1的寿命。在一个示例性方面,EIL 280可包括但不限于碱金属卤化物或碱土金属卤化物(例如,LiF、CsF、NaF和BaF2等)和/或有机金属化合物(例如,喹啉锂、苯甲酸锂和硬脂酸钠等)。
当空穴经由EML 240转移至第二电极230和/或电子经由EML 240转移至第一电极210时,OLED D1的寿命可能短并且发光效率降低。为了防止这些现象,根据本发明此方面的OLED D1可具有与EML 240相邻的至少一个激子阻挡层。
例如,该示例性方面的OLED D1包括在HTL 260和EML 240之间的EBL 265以便控制和防止电子转移。在一个示例性方面,EBL 265可包括但不限于TCTA、三[4-(二乙氨基)苯基]胺、N-(联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺、TAPC、MTDATA、mCP、mCBP、CuPc、N,N’-二[4-(二(3-甲基苯基)氨基)苯基]-N,N’-联苯-[1,1’-联苯]-4,4’-二胺(DNTPD)、TDAPB和/或3,6-二(N-咔唑基)-N-苯基-咔唑。
另外,OLED D1还可包括HBL 275作为EML 240和ETL 270之间的第二激子阻挡层,使得空穴无法从EML 240转移至ETL 270。在一个示例性方面,HBL 275可包括但不限于噁二唑类化合物、三唑类化合物、菲咯啉类化合物、苯并噁唑类化合物、苯并噻唑类化合物、苯并咪唑类化合物和三嗪类化合物,其皆可用于ETL 270。
例如,HBL 275可包括与EML 240中的发光材料相比具有相对低HOMO能级的化合物。HBL 275可包括但不限于BCP、BAlq、Alq3、PBD、螺-PBD、Liq、二-4,5-(3,5-二-3-吡啶基苯基)-2-甲基嘧啶(B3PYMPM)、DPEPO、9-(6-(9H-咔唑-9-基)吡啶-3-基)-9H-3,9’-联咔唑及其组合。
在一个示例性方面,在EML 240中,第一化合物(化合物1,主体)H的含量可大于第二化合物(化合物2)DF的含量,并且第二化合物DF的含量可大于第三化合物(化合物3)FD的含量。在这种情况下,激子能量通过FRET机制从第二化合物DF有效转移到第三化合物FD。作为实例,EML 240可包括但不限于约60重量%至约75重量%的第一化合物H、约20重量%至约40重量%的第二化合物DF和约0.1重量%至约5重量%的第三化合物FD。
在上述方面,延迟荧光材料和荧光材料包含在同一EML中。不同于该方面,延迟荧光材料和荧光材料包含在不同的EML中。图6是示出根据本公开的另一个示例性方面的OLED的示意性截面图。图7是示出根据本公开的另一个示例性方面的通过EML中的发光材料中的单重态和三重态能级的发光机制的示意图。
如图6所示,OLED D2包括面向彼此的第一电极310和第二电极330,以及设置在第一电极310和第二电极330之间的具有单个发射部的发射层320。有机发光显示装置100包括红色像素区、绿色像素区和蓝色像素区,OLED D2可设置在绿色像素区中。在一个示例性方面,发射层320可包括设置在第一电极310和EML 340之间的HTL 360与设置在第二电极330和EML 340之间的ETL 370中的至少一个。另外,发射层320还可包括设置在第一电极310和HTL 360之间的HIL 350与设置在第二电极330和ETL 370之间的EIL 380中的至少一个。作为另选,发射层320还可包括设置在HTL 360和EML 340之间的EBL 365,和/或设置在EML340和ETL 370之间的HBL 375。第一电极310和第二电极330以及发射层320中除EML 340以外的其它层的构造可以与OLED D1中对应的电极和层基本相同。
EML 340包括设置在EBL 365和HBL 375之间的第一EML(EML1,下部EML,第一层)342,以及设置在EML1 342和HBL 375之间的第二EML(EML2,上部EML,第二层)344。EML1 342和EML2 344中的一个包含延迟荧光材料的第二化合物(化合物2,第一掺杂剂)DF,EML1 342和EML2 344中的另一个包含荧光材料的第五化合物(化合物5,掺杂剂2)FD。另外,EML1 342和EML2 344各自包含第一主体的第一化合物(化合物1,主体1)H1和第二主体的第四化合物(化合物4,主体2)H2。作为实例,EML1 342可包含第一主体的第一化合物H1和延迟荧光材料的第二化合物DF,并且EML2 344可包含第二主体的第四化合物H2和荧光材料的第五化合物FD。
EML1 342中的第二化合物DF可以是具有化学式1至2的结构的任意延迟荧光材料。具有延迟荧光特性的第二化合物DF的三重态激子能量可以通过RISC机制向上跃迁为其自身的单重态激子能量。尽管第二化合物DF具有较高的内部量子效率,但由于其FWHM宽而具有较差的色纯度。
EML2 344包含荧光材料的第五化合物FD。第五化合物FD包含具有化学式3至4的结构的有机化合物。虽然具有化学式3至4的结构的荧光材料的第五化合物FD由于其FWHM而在色纯度方面具有优势,但其内部量子效率很低,因为其三重态激子不能参与发光过程。
然而,在此示例性方面,EML1 342中具有延迟荧光特性的第二化合物DF的单重态激子能量和三重态激子能量可通过FRET机制转移至与EML1 342相邻设置的EML2 344中的第五化合物FD,并且最终的发光发生在EML2 344内的第五化合物FD中。
换言之,第二化合物DF的三重态激子能量通过RISC机制在EML1 342中向上转化为其自身的单重态激子能量。然后,第二化合物DF的转化的单重态激子能量转移至EML2 344中的第五化合物FD的单重态激子能量。EML2 344中的第五化合物FD可利用三重态激子能量以及单重态激子能量发光。由于在EML1 342中的第二化合物DF处生成的单重态激子能量被有效地转移到EML2 344中的第五化合物FD,OLED D2可以实现超荧光。在这种情况下,尽管具有延迟荧光特性的第二化合物DF化合物仅用于将激子能量转移至第五化合物FD,但在包含第五化合物FD的EML2 344中却发生了大量的光发射。由于FWHM窄,OLED D2可以提高量子效率和色纯度。
另外,EML1 342和EML2 344各自分别包含第一主体的第一化合物H1和第二主体的第四化合物H2。在第一化合物H1和第四化合物H2处产生的激子能量主要转移至延迟荧光材料的第二化合物DF。如图7所示,第一化合物H1和第四化合物H2的激发单重态能级S1 H1和S1 H2与激发三重态能级T1 H1和T1 H2各自分别高于具有延迟荧光特性的第二化合物DF的激发单重态能级S1 DF和激发三重态能级T1 DF的每一个。例如,第一化合物H1和第四化合物H2的激发三重态能级T1 H1和T1 H2可高出第二化合物DF的激发三重态能级T1 DF至少约0.2eV,例如至少0.3eV,优选至少0.5eV。
另外,第二主体的第四化合物H2的激发单重态能级S1 H2高于荧光材料的第五化合物FD的激发单重态能级S1 FD。可选地,第四化合物H2的激发三重态能级T1 H2高于第五化合物FD的激发三重态能级T1 FD。在这种情况下,在第四化合物H2处产生的单重态激子能量可转移至第五化合物FD的单重态能量。
另外,单重态激子能量(其在具有延迟荧光特性的第二化合物DF处产生,该化合物在EML1 342中通过RISC转换为ICT复合体)应在EML2 344中被有效地转移至荧光材料的第五化合物FD。为此,EML1 342中作为延迟荧光材料的第二化合物DF的激发三重态能级T1 DF高于EML2 344中的荧光材料FD的第五化合物FD的激发三重态能级T1 FD。可选地,EML1 342中的第二化合物DF的激发单重态能级S1 DF可高于EML2 344中的第五化合物FD的激发单重态能级S1 FD。
此外,第一化合物H1和/或第四化合物H2的HOMO能级(HOMOH)与第二化合物DF的HOMO能级(HOMODF)之间的能级带隙(|HOMOH-HOMODF|)或者第一化合物H1和/或第四化合物H2的LUMO能级(LUMOH)与第二化合物DF的LUMO能级(LUMODF)之间的能级带隙(|LUMOH-LUMODF|)可等于或小于约0.5eV。当发光材料之间的能级不满足上述关系时,由于在第二化合物DF处可能发生非辐射复合而猝灭,或者激子能量可能不会从第一化合物H1和第四化合物H2转移到第二化合物DF和第五化合物FD,因此OLED D2的量子效率可能会劣化。
另外,延迟荧光材料的第二化合物DF与荧光材料的第五化合物FD之间的LUMO能级LUMODF和LUMOFD满足式(1)或(3)中的关系。第二化合物DF和第五化合物FD的HOMO能级HOMODF和HOMOFD满足式(2)或(4)中的关系。
第一化合物H1可以和第四化合物H2相同或不同。作为实例,第一化合物H1和第四化合物H2分别可独立地包括但不限于mCP-CN、CBP、mCBP、mCP、DPEPO、PPT、TmPyPB、PYD-2Cz、DCzDBT、DCzTPA、pCzB-2CN、mCzB-2CN、TSPO1、CCP、4-(3-(三亚苯-2-基)苯基)二苯并[b,d]噻吩、9-(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-3,9’-联咔唑、9-(3-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-3,9’-联咔唑和/或9-(6-(9H-咔唑-9-基)吡啶-3-基)-9H-3,9’-联咔唑)。
EML 342和EML 344中的第一化合物H1和第四化合物H2各自的含量可分别大于相同层中的第二化合物DF和第五化合物FD各自的含量。另外,EML1 342中的第二化合物DF的含量可大于EML2 344中的第五化合物FD的含量。在这种情况下,激子能量通过FRET机制有效地从第二化合物DF转移至第五化合物FD。作为实例,EML1 342可包含约1重量%至约50重量%、优选约10重量%至约40重量%、更优选约20重量%至约40重量%的第二化合物DF。EML2 344可包含约90重量%至约99重量%、优选约95重量%至约99重量%的第四化合物H2,并包含约1重量%至约10重量%、优选约1重量%至约5重量%的第五化合物FD。
在一个示例性方面,当EML2 344与HBL 375相邻设置时,EML4 344中的第四化合物H2可以是与HBL 375相同的材料。在这种情况下,EML1 344可具有空穴阻挡功能以及发射功能。换言之,EML2 344可用作阻挡空穴的缓冲层。在一方面,在EML2 344可以是空穴阻挡层以及发射材料层的时候,可省略HBL 375。
在另一方面,当EML2 344与EBL 365相邻设置时,EML2 344中的第四化合物H2可以是与EBL 365相同的材料。在这种情况下,EML2 344可具有电子阻挡功能以及发射功能。换言之,EML2 344可用作阻挡电子的缓冲层。在一方面,在EML2 344可以是电子阻挡层以及发射材料层的时候,可省略EBL 365。
将说明具有三层EML的OLED。图8是示出根据本公开的再一个示例性方面的具有三层EML的OLED的示意性截面图。图9是示出根据本公开的再一个示例性方面的通过发光材料中的能级带隙的发光机制的示意图。
如图8所示,OLED D3包括面向彼此的第一电极410和第二电极430,以及设置在第一电极410和第二电极430之间的发射层420。有机发光显示装置100包括红色像素区、绿色像素区和蓝色像素区,OLED D3可设置在绿色像素区中。
在一个示例性方面,具有单个发射部的发射层420包括三层EML 440。发射层420可包括设置在第一电极410和EML 440之间的HTL 460与设置在第二电极430和EML 440之间的ETL 470中的至少一个。另外,发射层420还可包括设置在第一电极410和HTL 460之间的HIL450与设置在第二电极430和ETL 470之间的EIL 480中的至少一个。作为另选,发射层420还可包括设置在HTL 460和EML 440之间的EBL 465,和/或设置在EML 440和ETL 470之间的HBL 475。第一电极410和第二电极430以及发射层420中除EML 440以外的其它层的构造可以与OLED D1和D2中对应的电极和层基本相同。
EML 440包括第一EML(EML1,中间EML,第一层)442、第二EML(EML2,下部EML,第二层)444和第三EML(EML3,上部EML,第三层)446。EML1 442设置在EBL 465和HBL 475之间,EML2 444设置在EBL 465和EML1 442之间,EML3 446设置在EML1 442和HBL 475之间。
EML1 442包含延迟荧光材料的第二化合物(化合物2,第一掺杂剂)DF。EML2 444和EML3 446各自包含各为荧光材料的第五化合物(化合物5,第二掺杂剂)FD1和第七化合物(化合物7,第三掺杂剂)FD2。另外,EML1 442、EML2 444和EML3 446各自分别包含第一主体的第一化合物(化合物1,主体1)H1、第二主体的第四化合物(化合物4,主体2)H2和第三主体的第六化合物(化合物6,主体3)H3。
根据此方面,EML 442中的第二化合物DF(即延迟荧光材料)的单重态能量以及三重态能量可通过FRET能量转移机制转移至第五化合物FD1和第七化合物FD2(即荧光材料),其分别包含在与EML1 442相邻设置的EML2 444和EML3 446中。因此,最终的发光发生在EML2 444和EML3 446内的第五化合物FD1和第七化合物FD2中。
换言之,EML1 442中具有延迟荧光特性的第二化合物DF的三重态激子能量通过RISC机制向上转化为其自身的单重态激子能量,然后第二化合物DF的单重态激子能量转移至EML2 444和EML3 446中的第五化合物FD1和第七化合物FD2,因为第二化合物DF的激发单重态能级S1 DF高于第五化合物FD1和第七化合物FD2各自的激发单重态能级S1 FD1和S1 FD2(参见图9)。EML1 442中的第二化合物DF的单重态激子能量通过FRET机制转移至与EML1 442相邻设置的EML2 444和EML3 446中的第五化合物FD1和第七化合物FD2。
EML2 444和EML3 446中的第五化合物FD1和第七化合物FD2可利用来源于第二化合物DF的单重态激子能量和三重态激子能量发光。与第二化合物DF相比,第五化合物FD1和第七化合物FD2分别可具有相对较窄的FWHM。在此方面,OLED D3由于FWHM窄而可改善其量子效率和色纯度,并且最终的发光发生在EML2 444和EML3 446中的第五化合物FD1和第七化合物FD2。
延迟荧光材料的第二化合物DF包括具有化学式1至2的结构的三嗪类有机化合物。荧光材料的第五化合物FD1和第七化合物FD2分别独立地包括具有化学式3至4的结构的任何有机化合物,其包含BODIPY核。
作为实例,延迟荧光材料的第二化合物DF与荧光材料的第五化合物FD1和第七化合物FD2之间的LUMO能级LUMODF、LUMOFD1和LUMOFD2满足式(1)或(3)中的关系。第二化合物DF、第五化合物FD1和第七化合物FD2的HOMO能级HOMODF、HOMOFD1和HOMOFD2满足式(2)或(4)中的关系。
另外,应适当调节发光材料之间的单重态和三重态能级以实现有效的发光。参照图9,分别作为第一主体、第二主体和第三主体的第一化合物H1、第四化合物H2和第六化合物H3的激发单重态能级S1 H1、S1 H2和S1 H3与激发三重态能级T1 H1、T1 H2和T1 H3各自分别高于具有延迟荧光特性的第二化合物DF的激发单重态能级S1 DF和激发三重态能级T1 DF。
单重态激子能量(其在具有延迟荧光特性的第二化合物DF处产生,该化合物在EML1 442中通过RISC转换为ICT复合体)应在EML2 444中被有效地转移至荧光材料的第五化合物FD1和第七化合物FD2。为此,EML1 442中的延迟荧光材料的第二化合物DF的激发三重态能级T1 DF高于EML2 444和EML3 446中的荧光材料的第五化合物FD1和第七化合物FD2的激发三重态能级T1 FD1和T1 FD2。可选地,EML1 442中的第二化合物DF的激发单重态能级S1 DF可高于EML2 444和EML3 446中的第五化合物FD1和第七化合物FD2的激发单重态能级S1 FD1和S1 FD2。
另外,为实现有效的发光,从延迟荧光材料转移至荧光材料的激子能量不应转移至第四化合物H2和第六化合物H3。为此,第四化合物H2和第六化合物H3(各自可以为第二主体和第三主体)的激发单重态能级S1 H2和S1 H3分别高于荧光材料的第五化合物FD1和第七化合物FD2的激发单重态能级S1 FD1和S1 FD2。可选地,第四化合物H2和第六化合物H3的激发三重态能级T1 H2和T1 H3分别各自高于第五化合物FD1和第七化合物FD2的激发三重态能级T1 FD1和T1 FD2。在这种情况下,在第四化合物H2和第六化合物H3处产生的单重态激子能量可转移至第五化合物FD1和第七化合物FD2的单重态能量。
如上所述,EML1 442、EML2 444和EML3 446各自包括可分别为第一主体、第二主体和第三主体的第一化合物H1、第四化合物H2和第六化合物H3。作为实例,第一化合物H1、第四化合物H2和第六化合物H3可以彼此相同或不同。例如,第一化合物H1、第四化合物H2和第六化合物H3分别可独立地包括但不限于mCP-CN、CBP、mCBP、mCP、DPEPO、PPT、TmPyPB、PYD-2Cz、DCzDBT、DCzTPA、pCzB-2CN、mCzB-2CN、TSPO1、CCP、4-(3-(三亚苯-2-基)苯基)二苯并[b,d]噻吩、9-(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-3,9’-联咔唑、9-(3-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-3,9’-联咔唑和/或9-(6-(9H-咔唑-9-基)吡啶-3-基)-9H-3,9’-联咔唑)。
EML1 442中的第二化合物DF的含量可以大于EML2 444或EML3 446中的第五化合物FD1和第七化合物FD2各自的含量。在这种情况下,激子能量通过FRET机制有效地从EML1442中的第二化合物DF转移至EML2 444和EML3 446中的第五化合物FD1和第七化合物FD2。作为实例,EML1 442可包含约1重量%至约50重量%、优选约10重量%至约40重量%、更优选约20重量%至约40重量%的第二化合物DF。EML2 444和EML3 446分别可包含约90重量%至约99重量%、优选约95重量%至约99重量%的第四化合物H2或第六化合物H3,并包含约1重量%至约10重量%、优选约1重量%至约5重量%的第五化合物FD1或第七化合物FD2。
在一个示例性方面,当EML2 444与EBL 465相邻设置时,EML2 444中的第四化合物H2可以是与EBL 465相同的材料。在这种情况下,EML2 444可具有电子阻挡功能以及发射功能。换言之,EML2 444可用作阻挡电子穴的缓冲层。在一方面,在EML2 444可以是电子阻挡层以及发射材料层的时候,可省略EBL 465。
当EML3 446与HBL 475相邻设置时,EML3 446中的第六化合物H3可以是与HBL 475相同的材料。在这种情况下,EML3 446可具有空穴阻挡功能以及发射功能。换言之,EML3446可用作阻挡空穴的缓冲层。在一方面,在EML3 446可以是空穴阻挡层以及发射材料层的时候,可省略HBL 475。
在另一个示例性方面,EML2 444中的第四化合物H2可以是与EBL 455相同的材料,并且EML3 446中的第六化合物H3可以是与HBL 475相同的材料。在此方面,EML2 444可具有电子阻挡功能以及发射功能,EML3 446可具有空穴阻挡功能以及发射功能。换言之,EML2444和EML3 446各自可分别用作阻挡电子或空穴的缓冲层。在一个方面,在EML2 444可以是电子阻挡层以及发射材料层时以及在EML3 446可以是空穴阻挡层以及发射材料层时,可省略EBL 465和HBL 475。
在一个备选方面,OLED可包括多个发射部。图10是示出根据本公开的又一个示例性方面的OLED的示意性截面图。
如图10所示,OLED D4包括面向彼此的第一电极510和第二电极530,以及设置在第一电极510和第二电极530之间的具有两个发射部的发射层520。有机发光显示装置100(图1)包括红色像素区、绿色像素区和蓝色像素区,OLED D4可设置在绿色像素区中。第一电极510可以是阳极,第二电极530可以是阴极。
发射层520包括包含第一EML(EML1)640的第一发射部620和包含第二EML(EML2)740的第二发射部720。另外,发射层520还可包括设置在第一发射部620和第二发射部720之间的电荷生成层(CGL)680。
CGL 680设置在第一发射层620和第二发射部720之间,使得第一发射部620、CGL680和第二发射部720依次设置在第一电极510上。换言之,第一发射部620设置在第一电极510和CGL 680之间,第二发射部720设置在第二电极530和CGL 680之间。
第一发射部620包括EML1 640。第一发射部620还可以包括设置在第一电极510和EML1 640之间的第一HTL(HTL1)660、设置在第一电极510和HTL1 660之间的HIL 650以及设置在EML1 640和CGL 680之间的第一ETL(ETL1)670中的至少一个。作为另选,第一发射部620还可以包括设置在HTL1 660和EML1 640之间的第一(EBL1)665和/或设置在EML1 640和ETL1 670之间的第一HBL(HBL1)675。
第二发射部720包括EML2 740。第二发射部720还可以包括设置在CGL 680和EML2740之间的第二HTL(HTL2)760、设置在EML2 740和第二电极530之间的第二ETL(ETL2)770以及设置在ETL2 770和第二电极530之间的EIL 780中的至少一个。作为另选,第二发射部720还可以包括设置在HTL2 760和EML2 740之间的第一(EBL1)665和/或设置在EML2 740和ETL2 770之间的第二HBL(HBL2)775。
CGL 680设置在第一发射部620和第二发射部720之间。第一发射部620和第二发射部720通过CGL 680连接。CGL680可以是PN结CGL,其将N型CGL(N-CGL)682与P型CGL(P-CGL)684连结。
N-CGL 682设置在ETL1 670和HTL2 760之间,P-CGL 684设置在N-CGL 682和HTL2760之间。N-CGL 682将电子输送至第一发射部620的EML1 640,P-CGL 684将空穴输送至第二发射部720的EML2 740。
在此方面,EML1 640和EML2 740分别可以是绿色发射材料层。例如EML1 640和EML2 740中的至少一个包括主体的第一化合物、延迟荧光材料的第二化合物和荧光材料的第三化合物。
当EML1 640包含第一化合物、第二化合物和第三化合物时,第一化合物的含量可大于第二化合物的含量,且第二化合物的含量可大于第三化合物的含量。在这种情况下,激子能量可从第二化合物有效转移至第三化合物。作为实例,EML1 640中的第一至第三化合物的含量分别可以为约60重量%至约75重量%、约20重量%至约40重量%和约0.1重量%至约5重量%,但不限于此。
在一个示例性方面,EML2 740可包括与EML1 640相似的主体的第一化合物、延迟荧光材料的第二化合物和荧光材料的第三化合物。作为另选,EML2 740可包括不同于EML1640中的第二化合物和第三化合物中的至少一个的另一种化合物,因此EML2 740可发射不同于从EML1 640发射的光的光,或者可具有不同于EML1 640的发光效率的不同发光效率。
在图10中,EML1 640和EML2 740分别具有单层结构。作为另选,分别可包括第一至第三化合物的EML1 640和EML2 740各自分别可具有双层结构(图6)或三层结构(图8)。
在OLED D4中,延迟荧光材料的第二化合物的单重态激子能量转移至荧光材料的第三化合物,并且最终发射发生在第三化合物处。因此,OLED D4可具有优异的发光效率和色纯度。另外,OLED D4具有绿色发射材料层的双堆叠结构,OLE4 D5改善了其色彩感或优化了其发光效率。
图11是示出根据本公开的又一个示例性方面的有机发光显示装置的示意性截面图。如图11所示,有机发光显示装置800包括界定第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3的基板810,设置在基板810上的薄膜晶体管Tr,以及设置在薄膜晶体管Tr上并与薄膜晶体管Tr连接的OLED D。作为实例,第一像素区P1可以是绿色像素区,第二像素区P2可以是红色像素区,第三像素区P3可以是蓝色像素区。
基板810可以是玻璃基板或柔性基板。例如,柔性基板可以是PI基板、PES基板、PEN基板、PET基板和PC基板中的任一种。
缓冲层812设置在基板810上,薄膜晶体管Tr设置在缓冲层812上。可省略缓冲层812。如图1所示,薄膜晶体管Tr包括半导体层、栅电极、源电极和漏电极,并用作驱动元件。
钝化层850设置在薄膜晶体管Tr上。钝化层850具有平坦的顶面和露出薄膜晶体管Tr的漏电极的漏电极接触孔852。
OLED D设置在钝化层850上,并且包括与薄膜晶体管Tr的漏电极连接的第一电极910,以及分别依次设置在第一电极910上的发射层920和第二电极930。OLED D设置在第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3的每一个中,并在各像素区中发射不同的光。例如,第一像素区P1中的OLED D可发射绿光,第二像素区P2中的OLED D可发射红光,第三像素区P3中的OLED D可发射蓝光。
分别对于第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3形成第一电极910,第二电极930对应于第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3并一体地形成。
第一电极910可以是阳极和阴极中的一个,第二电极930可以是阳极和阴极中的另一个。另外,第一电极910和第二电极930中的一个是透射(或半透射)电极,第一电极910和第二电极930中的另一个是反射电极。
例如,第一电极910可以是阳极,并且可包括具有相对高逸出功值的导电材料,即透明导电氧化物(TCO)的透明导电氧化物层。第二电极930可以是阴极,并且可包括具有相对低逸出功值的导电材料,即低电阻金属的金属材料层。例如,第一电极910可包括ITO、IZO、ITZO、SnO、ZnO、ICO和AZO中的任一种,并且第二电极930可包括Al、Mg、Ca、Ag、其合金或它们的组合。
当有机发光显示装置800是底部发射型时,第一电极910可具有透明导电氧化物层的单层结构。
作为另选,当有机发光显示装置800是顶部发射型时,可在第一电极910下面设置反射电极或反射层。例如,反射电极或反射层可包括但不限于Ag或APC合金。在顶部发射型OLED D中,第一电极910可具有ITO/Ag/ITO或ITO/APC/ITO的三层结构。另外,第二电极930较薄以具有透光(半透光)特性。
堤层860设置在钝化层850上以覆盖第一电极910的边缘。堤层860对应于第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3的每一个,并露出第一电极910的中心。
发射层920设置在第一电极910上。在一个示例性方面,发射层920可具有EML的单层结构。作为另选,发射层920可包括依次设置在第一电极910和EML之间的HIL、HTL和EBL和/或依次设置在EML和第二电极930之间的HBL、ETL和EIL中的至少一种。
在一个示例性方面,绿色像素区的第一像素区P1中的发射层930的EML可包括主体的第一化合物,具有化学式1至2的结构的延迟荧光材料的第二化合物,和具有化学式3至4的结构的荧光材料的第三化合物。
封装膜870设置在第二电极930上,以防止外部湿气渗透到OLED D中。封装膜870可具有但不限于第一无机绝缘膜、有机绝缘膜和第二无机绝缘膜的三层结构。
此外,有机发光显示装置800可具有偏光器以减少外部光反射。例如,偏光器可以是圆偏光器。当有机发光显示装置800是底部发射型时,偏光器可设置在基板810下方。作为另选,当有机发光显示装置800是顶部发射型时,偏光器可设置在封装膜870上方。
图12是示出根据本公开的再一个示例性方面的OLED的示意性截面图。如图12所示,OLED D5包括第一电极910,面向第一电极910的第二电极930,以及设置在第一电极910和第二电极930之间的发射层920。
第一电极910可以是阳极,第二电极920可以是阴极。作为实例,第一电极910可以是反射电极,第二电极930可以是透射(半透射)电极。
发射层920包括EML 940。发射层930可包括设置在第一电极910和EML 940之间的HTL 960以及设置在第二电极930和EML 940之间的ETL 970中的至少一个。另外,发射层920还可包括设置在第一电极910和HTL 960之间的HIL 950以及设置在第二电极930和ETL 970之间的EIL 980中的至少一种。作为另选,发射层920还可包括设置在HTL 960和EML 940之间的EBL 965和/或设置在EML 940和ETL 970之间的HBL 975。
另外,发射层920还可包括设置在HTL 960和EBL 965之间的附属空穴输送层(附属HTL)962。附属HTL 962可包括位于第一像素区P1中的第一附属HTL 962a、位于第二像素区P2中的第二附属HTL 962b和位于第三像素区P3中的第三附属HTL 962c。
第一附属HTL 962a具有第一厚度,第二附属HTL 962b具有第二厚度,第三附属HTL962c具有第三厚度。第一厚度小于第二厚度,且大于第三厚度。因此,OLED D5具有微腔结构。
由于第一附属HTL 962a、第二附属HTL 962b和第三附属HTL 962c彼此具有不同的厚度,因此在第一波长范围内发光(绿光)的第一像素区P1中的第一电极910和第二电极930之间的距离小于在第二波长范围(其长于第一波长范围)内发光(红光)的第二像素区P2中的第一电极910和第二电极930之间的距离,而第一像素区P1中的第一电极910和第二电极930之间的距离大于在第三波长范围(其短于第一波长范围)内发光(蓝光)的第三像素区P3中的第一电极910和第二电极930之间的距离。因此,OLED D5具有改善的发光效率。
在图12中,第三附属HTL 962c位于第三像素区P3中。作为另选,OLED D5可在无第三附属HTL 962c的情况下实现微腔结构。另外,覆盖层可设置在第二电极上以改善从OLEDD5发射的光的输出耦合。
EML 940包括位于第一像素区P1中的第一EML(EML1)942、位于第二像素区P2中的第二EML(EML2)944和位于第三像素区P3中的第三EML(EML3)946。EML1 942、EML2 944和EML3 946各自分别可以为绿色EML、红色EML和蓝色EML。
在一个示例性方面,位于第一像素区P1中的EML1 942可包括主体的第一化合物、具有化学式1至2的结构的延迟荧光材料的第二化合物、和具有化学式3至4的结构的荧光材料的第三化合物。在这种情况下,EML1 942可具有单层结构、双层结构(图6)或三层结构(图8)。
当EML1 942包含第一化合物、第二化合物和第三化合物时,第一化合物的含量可大于第二化合物的含量,且第二化合物的含量大于第三化合物的含量。在这种情况下,激子能量可从第二化合物有效转移至第三化合物。作为实例,EML1 942中的第一至第三化合物的含量分别可以为约60重量%至约75重量%、约20重量%至约40重量%和约0.1重量%至约5重量%,但不限于此。
位于第二像素区P2中的EML2 944可包括主体和红色掺杂剂,位于第三像素区P3中的EML3 946可包括主体和蓝色掺杂剂。例如,EML2 944和EML3 946中的主体可包括第一化合物,红色掺杂剂和蓝色掺杂剂分别可包括红色或蓝色磷光材料、红色或蓝色荧光材料和红色或蓝色延迟荧光材料中的至少一种。
OLED D5在第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3中分别发射绿光、红光和蓝光,使得有机发光显示装置800(图12)可实现全彩色图像。
有机发光显示装置800还可包括对应于第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3的滤色片层以改善从OLED D发射的光的色纯度。作为实例,滤色片层可包括对应于第一像素区P1的第一滤色片层(绿色滤色片层)、对应于第二像素区P2的第二滤色片层(红色滤色片层)和对应于第三像素区P3的第三滤色片层(蓝色滤色片层)。
当有机发光显示装置800是底部发射型时,滤色片层可设置在OLED D和基板810之间。作为另选,当有机发光显示装置800是顶部发射型时,滤色片层可设置在OLED D上。
图13是示出根据本公开的再一个示例性方面的有机发光显示装置的示意性截面图。如图13所示,有机发光显示装置1010包括界定第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3的基板1010,设置在基板1010上的薄膜晶体管Tr,设置在薄膜晶体管Tr上并与薄膜晶体管Tr连接的OLED D,以及对应于第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3的滤色片层1020。作为实例,第一像素区P1可以是绿色像素区,第二像素区P2可以是红色像素区,第三像素区P3可以是蓝色像素区。
基板1010可以是玻璃基板或柔性基板。例如,柔性基板可以是PI基板、PES基板、PEN基板、PET基板和PC基板中的任一种。薄膜晶体管Tr位于基板1010上。作为另选,缓冲层可设置在基板1010上,薄膜晶体管Tr可设置在缓冲层上。如图1所示,薄膜晶体管Tr包括半导体层、栅电极、源电极和漏电极,并用作驱动元件。
滤色片层1020位于基板1010上。作为实例,滤色片层1020可包括对应于第一像素区P1的第一滤色片层1022、对应于第二像素区P2的第二滤色片层1024和对应于第三像素区P3的第三滤色片层1026。第一滤色片层1022可以是绿色滤色片层,第二滤色片层1024可以是红色滤色片层,第三滤色片层1026可以是蓝色滤色片层。例如,第一滤色片层1022可以包括绿色染料或绿色颜料中的至少一种,第二滤色片层1024可以包括红色染料或红色颜料中的至少一种,第三滤色片层1026可以包括蓝色染料或蓝色颜料中的至少一种。
钝化层1050设置在薄膜晶体管Tr和滤色片层1020上。钝化层1050具有平坦的顶面和露出薄膜晶体管Tr的漏电极的漏电极接触孔1052。
OLED D设置在钝化层1050上,并且对应于滤色片层1020。OLED D包括与薄膜晶体管Tr的漏电极连接的第一电极1110,以及分别依次设置在第一电极1110上的发射层1120和第二电极1130。OLED D在第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3中发射白光。
第一电极1110分别对于第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3形成,第二电极1130对应于第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3,并一体地形成。
第一电极1110可以是阳极和阴极中的一个,第二电极1130可以是阳极和阴极中的另一个。另外,第一电极1110可以是透射(或半透射)电极,第二电极1130可以是反射电极。
例如,第一电极1110可以是阳极,并且可包括具有相对高逸出功值的导电材料,即透明导电氧化物(TCO)的透明导电氧化物层。第二电极1130可以是阴极,并且可包括具有相对低逸出功值的导电材料,即低电阻金属的金属材料层。例如,第一电极1110的透明导电氧化物层可包括ITO、IZO、ITZO、SnO、ZnO、ICO和AZO中的任一种,并且第二电极1130可包括Al、Mg、Ca、Ag、其合金(例如Mg-Ag)或它们的组合。
发射层1120设置在第一电极1110上。发射层1120包括至少两个发射不同颜色的发射部。各发射部可具有EML的单层结构。作为另选,各发射部可包括HIL、HTL、EBL、HBL、ETL和EIL中的至少一种。另外,发射层1120还可包括设置在发射部之间的CGL。
至少两个发射部中的至少一个可包括主体的第一化合物,具有化学式1至2的结构的延迟荧光材料的第二化合物,和具有化学式3至4的结构的荧光材料的第三化合物。
堤层1060设置在钝化层1050上以覆盖第一电极1110的边缘。堤层1060对应于第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3的每一个,并露出第一电极1110的中心。如上所述,由于OLED D在第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3中发射白光,发射层1120可形成为一个共有层,而无需分开在第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3中。形成堤层1060是为了防止电流从第一电极1110的边缘漏泄,并且可省略堤层1060。
此外,有机发光显示装置1000还可包括设置在第二电极1130上的封装膜以防止外部湿气渗透到OLED D中。另外,有机发光显示装置1000还可包括设置在基板1010下面的偏光器以减少外部光反射。
在图13中的有机发光显示装置1000中,第一电极1110是透射电极,第二电极1130是反射电极,滤色片层1020设置在基板1010和OLED D之间。换言之,有机发光显示装置1000是底部发射型。作为另选,第一电极1110可以是反射电极,第二电极1120可以是透射电极(或半透射电极),滤色片层1020可设置在有机发光显示装置1000中的OLED D上。
在有机发光显示装置1000中,位于第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3中的OLED D发射白光,并且白光经过第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3中的每一个,使得绿光、红光和蓝光各自分别显示在第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3中。
颜色转换膜可设置在OLED D和滤色片层1020之间。颜色转换膜对应于第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3,并且包括绿色转换膜、红色转换膜和蓝色转换膜,其各自分别可将从OLED D发射的白光转换为绿光、红光和蓝光。例如,颜色转换膜可包括量子点。因此,有机发光显示装置1000可进一步增强其色纯度。作为另选,颜色转换膜可置换滤色片层1020。
图14是示出根据本公开的另一个示例性方面的OLED的示意性截面图。如图14所示,OLED D6包括面向彼此的第一电极1110和第二电极1120,以及设置在第一电极1110和第二电极1120之间的发射层1120。例如,第一电极1100可以是透射电极,第二电极1120可以是反射电极。
发射层1120包括包含第一EML(EML1)1240的第一发射部1220、包含第二EML(EML2)1340的第二发射部1320和包含第三EML(EML3)1440的第三发射部1420。另外,发射层1120还可包括设置在第一发射部1220和第二发射部1320之间的第一电荷生成层(CGL1)1280,以及设置在第二发射部1320和第三发射部1420之间的第二电荷生成层(CGL2)1380。因此,第一发射部1220、CGL1 1280、第二发射部1320、CGL2 1380和第三发射部1420依次设置在第一电极1110上。
第一发射部1220还可包括设置在第一电极1110和EML1 1240之间的第一HTL(HTL1)1260、设置在第一电极1110和HTL1 1260之间的HIL 1250以及设置在EML1 1240和CGL 1280之间的第一ETL(ETL1)1270中的至少一个。作为另选,第一发射部1220还可以包括设置在HTL1 1260和EML1 1240之间的第一(EBL1)1265和/或设置在EML1 1240和ETL1 1270之间的第一HBL(HBL1)1275。
第二发射部1320还可包括设置在CGL 1280和EML2 1340之间的第二HTL(HTL2)1360以及设置在EML2 1340和CGL2 1380之间的第二ETL(ETL2)1370中的至少一个。作为另选,第二发射部720还可包括设置在HTL2 1360和EML2 1340之间的第二EBL(EBL2)1365和/或设置在EML2 1340和ETL2 1370之间的第二HBL(HBL2)1375。
第三发射部1420还可包括设置在CGL2 1380和EML3 1440之间的第三HTL(HTL3)1460、设置在EML3 1440和第二电极1130之间的第三ETL(ETL3)1470以及设置在ETL3 1470和第二电极1130之间的EIL 1480中的至少一个。作为另选,第三发射部1420还可包括设置在HTL3 1460和EML3 1440之间的第三EBL(EBL3)1465,和/或设置在EML3 1440和ETL3 1470之间的第三HBL(HBL3)1475。
CGL1 1280设置在第一发射部1220和第二发射部1320之间。第一发射部1220和第二发射部1320通过CGL1 1280连接。CGL1 1280可以是PN结CGL,其将第一N型CGL(N-CGL1)1282与第一P型CGL(P-CGL1)1284连结。
N-CGL1 1282设置在ETL1 1270和HTL2 1360之间,P-CGL1 1284设置在N-CGL11282和HTL2 1360之间。N-CGL1 1282将电子输送至第一发射部1220的EML1 1240,P-CGL11284将空穴输送至第二发射部1320的EML2 1340。
CGL2 1380设置在第二发射部1320和第三发射部1420之间。第二发射部1320和第三发射部1420通过CGL2 1380连接。CGL2 1380可以是PN结CGL,其将第二N型CGL(N-CGL2)1382与第二P型CGL(P-CGL2)1384连结。
N-CGL2 1382设置在ETL2 1370和HTL3 1460之间,P-CGL2 1384设置在N-CGL21382和HTL3 1460之间。N-CGL2 1382将电子输送至第二发射部1320的EML2 1340,P-CGL21384将空穴输送至第三发射部1420的EML3 1440。
在此方面,第一EML 1240、第二EML 1340和第三EML 1440中的一个可以是蓝色EML,第一EML 1240、第二EML 1340和第三EML 1440中的另一个可以是绿色EML,第一EML1240、第二EML 1340和第三EML 1440中的第三个可以是红色EML。
作为实例,EML1 1240可以是蓝色EML,EML2 1340可以是绿色EML,EML3 1440可以是红色EML。作为另选,EML1 1240可以是红色EML,EML2 1340可以是绿色EML,EML3 1440可以是蓝色EML。如下面描述的,第一EML 1240、第二EML 1340和第三EML 1440中的至少一个可包括第一化合物H、第二化合物TD和/或第三化合物FD。包含第一至第三化合物的EML1240、1340和1440可具有单层结构、双层结构或三层结构。
EML1 1240可包括主体和蓝色掺杂剂(或红色掺杂剂),EML3 1340可包括主体和红色掺杂剂(或蓝色掺杂剂)。作为实例,EML1 1240和EML3 1440各自中的主体可包括第一化合物,EML1 1240和EML3 1440各自中的蓝色或红色掺杂剂可分别包括蓝色或红色磷光材料、蓝色或红色荧光材料和蓝色或红色延迟荧光材料中的至少一种。
EML2 1340可包括主体的第一化合物、具有化学式1至2的结构的延迟荧光材料的第二化合物、和具有化学式3至4的结构的荧光材料的第三化合物。包含第一至第三化合物的EML2 1340可具有单层结构、双层结构或三层结构。
当EML2 1340包含第一化合物、第二化合物和第三化合物时,第一化合物的含量可大于第二化合物的含量,且第二化合物的含量大于第三化合物的含量。在这种情况下,激子能量可从第二化合物有效转移至第三化合物。作为实例,EML2 1340中的第一至第三化合物的含量分别可以为约60重量%至约75重量%、约20重量%至约40重量%和约0.1重量%至约5重量%,但不限于此。
OLED D6在第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3中分别发射白光,并且白光经过相应设置在第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3中的滤色片层1020(图13)。因此,OLED D6可实现全彩色图像。
图15是示出根据本公开的另一个示例性方面的OLED的示意性截面图。如图15所示,OLED D7包括面向彼此的第一电极1110和第二电极1120,以及设置在第一电极1110和第二电极1120之间的发射层1120A。第一电极1110可以是阳极,第二电极1120可以是阴极。例如,第一电极1100可以是透射电极,第二电极1120可以是反射电极。
发射层1120A包括包含EML1 1540的第一发射部1520、包含EML2 1640的第二发射部1620和包含EML3 1740的第三发射部1720。另外,发射层1120还可包括设置在第一发射部1520和第二发射部1620之间的CGL1 1580,以及设置在第二发射部1620和第三发射部1720之间的CGL2 1680。因此,第一发射部1520、CGL1 1580、第二发射部1620、CGL2 1680和第三发射部1720依次设置在第一电极1110上。
第一发射部1520还可包括设置在第一电极1110和EML1 1540之间的HTL1 1560、设置在第一电极1110和HTL1 1560之间的HIL 1550以及设置在EML1 1540和CGL 1580之间的ETL1 1570中的至少一个。作为另选,第一发射部1520还可以包括设置在HTL1 1560和EML11540之间的EBL1 1565和/或设置在EML1 1540和ETL1 1570之间的HBL1 1575。
第二发射部1620的EML2 1640包括下部EML 1642和上部EML 1644。下部EML 1642与第一电极1110相邻放置,上部EML 1644与第二电极1130相邻放置。另外,第二发射部1620还可包括设置在CGL1 1580和EML2 1640之间的HTL2 1660以及设置在EML2 1640和CGL21680之间的ETL2 1670中的至少一个。作为另选,第二发射部1620还可包括设置在HTL21660和EML2 1640之间的EBL2 1665,和/或设置在EML2 1640和ETL2 1670之间的HBL21675。
第三发射部1720还可包括设置在CGL2 1680和EML3 1740之间的HTL3 1760、设置在EML3 1740和第二电极1130之间的ETL3 1770以及设置在ETL3 1770和第二电极1130之间的EIL 1780中的至少一个。作为另选,第三发射部1720还可包括设置在HTL3 1760和EML31740之间的EBL3 1765,和/或设置在EML3 1740和ETL3 1770之间的HBL3 1775。
CGL1 1380设置在第一发射部1520和第二发射部1620之间。第一发射部1520和第二发射部1620通过CGL1 1580连接。CGL1 1580可以是PN结CGL,其将N-CGL1 1582与P-CGL11584连结。N-CGL1 1582设置在ETL1 1570和HTL2 1660之间,P-CGL1 1584设置在N-CGL11582和HTL2 1560之间。
CGL2 1680设置在第二发射部1620和第三发射部1720之间。换言之,第二发射部1620和第三发射部1720通过CGL2 1680连接。CGL2 1680可以是PN结CGL,其将N-CGL2 1682与P-CGL2 1684连结。N-CGL2 1682设置在ETL2 1570和HTL3 1760之间,P-CGL2 1684设置在N-CGL2 1682和HTL3 1760之间。在一个示例性方面,N-CGL1 1582和N-CGL2 1682中的至少一个可包括具有化学式1至3的结构的任意有机化合物。
在此方面,EML1 1540和EML3 1740分别可以是蓝色EML。EML1 1540和EML3 1740各自分别可以包括主体和蓝色掺杂剂。主体可包括第一化合物,蓝色掺杂剂可包括蓝色磷光材料、蓝色荧光材料和蓝色延迟荧光材料中的至少一种。EML1 1540中的主体和蓝色掺杂剂中的至少一种可以与EML3 1740中的主体和蓝色掺杂剂中的至少一种相同或不同。作为实例,就发光效率和/或发射波长而言,EML1 1540中的蓝色掺杂剂可以与EML3 1740中的掺杂剂不同。
EML2 1640中的下部EML 1642和上部EML 1644中的一个可以是绿色EML,EML21640中的下部EML 1642和上部EML 1644中的另一个可以是红色EML。绿色EML和红色EML依次设置以形成EML2 1640。
在一个示例性方面,作为绿色EML的下部EML 1642可包括主体的第一化合物、具有化学式1至2的结构的延迟荧光材料的第二化合物、和具有化学式1至2的结构的荧光材料的第三化合物。
另外,作为红色EML的上部EML 1644可包括主体和红色掺杂剂。上部EML 1644中的主体可包括第一化合物,红色掺杂剂可包括红色磷光材料、红色荧光材料和红色延迟荧光材料中的至少一种。
例如,当下部EML 1642包含第一化合物、第二化合物和第三化合物时,第一化合物的含量可大于第二化合物的含量,且第二化合物的含量可大于第三化合物的含量。在这种情况下,激子能量可从第二化合物有效转移至第三化合物。作为实例,下部EML 1642中的第一至第三化合物的含量分别可以为约60重量%至约75重量%、约20重量%至约40重量%和约0.1重量%至约5重量%,但不限于此。
OLED D7在第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3中分别发射白光,并且白光经过相应设置在第一像素区P1、第二像素区P2和第三像素区P3中的滤色片层1020(图13)。因此,有机发光显示装置1000(图13)可实现全彩色图像。
在图15中,OLED D7具有包含第一发射部1520、第二发射部1620和第三发射部1720的三堆叠结构,其包括作为蓝色EML的EML1 1540和EML3 1740。作为另选,OLED D7可具有双堆叠结构,其中分别包含作为蓝色EML的EML1 1540和EML3 1740的第一发射部1520和第三发射部1720中的一个可省略。
实施例1(Ex.1):制造OLED
制造OLED,其包含引入了作为主体的mCBP(LUMO-2.5eV;HOMO-6.0eV)、作为延迟荧光材料(DF)的化学式2中的化合物1-1(LUMO-3.0eV;HOMO-5.7eV和作为荧光材料(FD)的化学式4中的化合物2-1(LUMO-3.6eV;HOMO-5.8eV)。ITO基板在使用前通过UV-臭氧处理进行清洗,然后转移到真空室中以沉积发射层。随后,在10-7托真空条件下,并设定沉积速率为通过从加热舟皿蒸发以下述顺序沉积阳极、发射层和阴极:
阳极(ITO,50nm);HIL(HAT-CN,7nm);HTL(NPB,78nm);EBL(TAPC,15nm);EML(mCBP:化合物1-1:化合物2-1=64:35:1(重量比),35nm);HBL(B3PYMPM,10nm);ETL(TPBi,25nm);EIL(LiF);和阴极(Al)。
然后,在阴极上沉积覆盖层(CPL),并用玻璃封装该装置。沉积发射层和阴极后,将OLED从沉积室转移到干燥箱中进行成膜,然后使用可紫外线固化的环氧树脂和吸湿剂进行封装。EML中的发光材料之间的能级关系如下:LUMOFD–LUMODF=-0.6eV;HOMOFD–HOMODF=-0.1eV。
实施例2(Ex.2):制造OLED
使用与实施例1相同的材料制造OLED,不同之处在于,使用化学式2中的化合物1-2(LUMO-3.1eV;HOMO-5.7eV)代替化合物1-1作为EML中的延迟荧光材料。LUMOFD–LUMODF=-0.5eV;HOMOFD–HOMODF=-0.1eV。
实施例3(Ex.3):制造OLED
使用与实施例1相同的材料制造OLED,不同之处在于,使用化学式2中的化合物1-17(LUMO-3.1eV;HOMO-5.9eV)代替化合物1-1作为EML中的延迟荧光材料。LUMOFD–LUMODF=-0.5eV;HOMOFD–HOMODF=-0.1eV。
实施例4(Ex.4):制造OLED
使用与实施例1相同的材料制造OLED,不同之处在于,使用化学式2中的化合物1-4(LUMO-3.1eV;HOMO-5.7eV)代替化合物1-1作为EML中的延迟荧光材料。LUMOFD–LUMODF=-0.5eV;HOMOFD–HOMODF=0.1eV。
实施例5(Ex.5):制造OLED
使用与实施例4相同的材料制造OLED,不同之处在于,使用化学式4中的化合物2-18(LUMO-3.6eV;HOMO-5.7eV)代替化合物2-1作为EML中的荧光材料。LUMOFD–LUMODF=-0.5eV;HOMOFD–HOMODF=0.0eV。
实施例6(Ex.6):制造OLED
使用与实施例4相同的材料制造OLED,不同之处在于,使用化学式4中的化合物2-12(LUMO-3.5eV;HOMO-5.7eV)代替化合物2-1作为EML中的荧光材料。LUMOFD–LUMODF=-0.4eV;HOMOFD–HOMODF=0.0eV。
比较例1(Ref.1):制造OLED
使用与实施例1相同的材料制造OLED,不同之处在于,使用下述Ref.1化合物(LUMO-2.8eV;HOMO-5.7eV)(其中电子供体和电子受体之间的亚苯基连接基未被取代)代替化合物1-1作为EML中的延迟荧光材料。LUMOFD–LUMODF=-0.8eV;HOMOFD–HOMODF=-0.1eV。
比较例2(Ref.2):制造OLED
使用与实施例1相同的材料制造OLED,不同之处在于,使用下述Ref.2化合物(LUMO-2.9eV;HOMO-5.8eV)(其中电子供体和电子受体之间的亚苯基连接基未被取代)代替化合物1-1作为EML中的延迟荧光材料。LUMOFD–LUMODF=-0.7eV;HOMOFD–HOMODF=-0.0eV。
比较例3(Ref.3):制造OLED
使用与实施例1相同的材料制造OLED,不同之处在于,使用下述Ref.3化合物(LUMO-2.9eV;HOMO-5.9eV)(其中电子供体和电子受体之间的亚苯基连接基未被取代)代替化合物1-1作为EML中的延迟荧光材料。LUMOFD–LUMODF=-0.7eV;HOMOFD–HOMODF=0.1eV。
比较例4(Ref.4):制造OLED
使用与实施例1相同的材料制造OLED,不同之处在于,使用下述Ref.4化合物(LUMO-2.9eV;HOMO-5.8eV)(其中电子供体和电子受体之间的亚苯基连接基未被取代)代替化合物1-1作为EML中的延迟荧光材料。LUMOFD–LUMODF=-0.7eV;HOMOFD–HOMODF=0.0eV。
[参比化合物]
实验例1:测量OLED的发光特性
将根据实施例1至6和比较例1至4制造的每个OLED连接到外部电源,然后在室温下使用恒流源(KEITHLEY)和光度计PR650评估所有二极管的发光特性。特别是测量6.3mA/m2电流密度下的驱动电压(V)、电流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外部量子效率(EQE,%)。其结果在下表1中示出。
表1:OLED的发光特性
样品 | V | cd/A | lm/W | EQE(%) |
Ref.1 | 5.0 | 15 | 16 | 7.0 |
Ref.2 | 5.0 | 18 | 17 | 7.3 |
Ref.3 | 4.8 | 10 | 8 | 4.1 |
Ref.4 | 4.7 | 9 | 8 | 4.2 |
Ex.1 | 4.0 | 54 | 42 | 15.7 |
Ex.2 | 4.2 | 57 | 43 | 16.7 |
Ex.3 | 4.1 | 56 | 47 | 17.4 |
Ex.4 | 4.1 | 60 | 49 | 17.8 |
Ex.5 | 4.2 | 59 | 44 | 17.0 |
Ex.6 | 4.0 | 62 | 48 | 17.5 |
如表1所示,与比较例1至4中的延迟荧光材料和荧光材料之间的LUMO能级带隙被设计为超过0.6eV的OLED相比,实施例1至6中的延迟荧光材料和荧光材料之间的LUMO能级带隙被设计为满足式(1)中的关系的OLED的驱动电压降低至多20.0%,并且其电流效率、功率效率和EQE分别提高至多566.7%、512.5%和334.1%。
本领域技术人员将明白,在不偏离本公开的技术理念或范围的情况下,可在本公开的OLED和包含该OLED的有机发光装置中进行各种修改和变化。因此,本公开旨在覆盖本公开的修改和变化,只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。
Claims (20)
1.一种有机发光二极管,其包括:
第一电极;
面向所述第一电极的第二电极;和
设置在所述第一电极和所述第二电极之间的发射材料层,
其中所述发射材料层包括第一化合物、第二化合物和第三化合物,
其中所述第二化合物包括具有下述化学式1的结构的有机化合物,
并且其中所述第三化合物包括具有下述化学式3的结构的有机化合物:
[化学式1]
其中R1和R2各自独立地为氢或不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷基;并且R3是不具有取代基或具有取代基的C8-C30稠合杂芳基、不具有取代基或具有取代基的C6-C30芳族氨基、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C30杂芳族氨基;
[化学式3]
其中R11至R17各自独立地为氢、不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷基、不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷氧基、不具有取代基或具有取代基的C6-C30芳基、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C30杂芳基,或者R11至R17中的两个相邻基团形成不具有取代基或具有取代基的C6-C20脂环、不具有取代基或具有取代基的C4-C20杂脂环、不具有取代基或具有取代基的C6-C20芳环、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C20杂芳环;并且X1和X2各自独立地为卤素原子。
2.如权利要求1所述的有机发光二极管,其中,所述第二化合物的LUMO(最低未占分子轨道)能级LUMODF和所述第三化合物的LUMO能级LUMOFD满足下述式(1)中的关系:
-0.6eV≤LUMOFD-LUMODF≤0.1eV (1)。
3.如权利要求1所述的有机发光二极管,其中,所述第二化合物的HOMO(最高占据分子轨道)能级HOMODF和所述第三化合物的HOMO能级HOMOFD满足下述式(2)中的关系:
-0.3eV≤HOMODF-HOMOFD≤0.3eV (2)。
6.如权利要求1所述的有机发光二极管,其中,所述第一化合物的激发单重态能级高于所述第二化合物的激发单重态能级,并且所述第一化合物的激发三重态能级高于所述第二化合物的激发三重态能级。
7.一种有机发光二极管,其包括:
第一电极;
面向所述第一电极的第二电极;
设置在所述第一电极和所述第二电极之间的第一发射材料层;
和设置在所述第一电极和所述第一发射材料层之间或在所述第一发射材料层和所述第二电极之间的第二发射材料层,
其中所述第一发射材料层包括第一化合物和第二化合物,
其中所述第二发射材料层包括第四化合物和第五化合物,
其中所述第一化合物包括具有下述化学式1的结构的有机化合物,
并且其中所述第五化合物包括具有下述化学式3的结构的有机化合物:
[化学式1]
其中R1和R2各自独立地为氢或不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷基;R3是不具有取代基或具有取代基的C8-C30稠合杂芳基、不具有取代基或具有取代基的C6-C30芳族氨基、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C30杂芳族氨基;
[化学式3]
其中R11至R17各自独立地为氢、不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷基、不具有取代基或具有取代基的C1-C10烷氧基、不具有取代基或具有取代基的C6-C30芳基、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C30杂芳基,或者R11至R17中的两个相邻基团形成不具有取代基或具有取代基的C6-C20脂环、不具有取代基或具有取代基的C4-C20杂脂环、不具有取代基或具有取代基的C6-C20芳环、或者不具有取代基或具有取代基的C3-C20杂芳环;并且X1和X2各自独立地为卤素原子。
8.如权利要求7所述的有机发光二极管,其中,所述第二化合物的LUMO(最低未占分子轨道)能级LUMODF和所述第三化合物的LUMO能级LUMOFD满足下述式(1)中的关系:
-0.6eV≤LUMOFD–LUMODF≤0.1eV (1)。
9.如权利要求7所述的有机发光二极管,其中,所述第二化合物的HOMO(最高占据分子轨道)能级HOMODF和所述第三化合物的HOMO能级HOMOFD满足下述式(2)中的关系:
-0.3eV≤HOMODF-HOMOFD≤0.3eV (2)。
12.如权利要求7所述的有机发光二极管,其中,所述第一化合物的激发单重态能级高于所述第二化合物的激发单重态能级,并且所述第一化合物的激发三重态能级高于所述第二化合物的激发三重态能级。
13.如权利要求7所述的有机发光二极管,其中,所述第四化合物的激发单重态能级高于所述第五化合物的激发单重态能级。
14.如权利要求7所述的有机发光二极管,其中,所述第一化合物和第四化合物各自的激发单重态能级和激发三重态能级分别高于所述第二化合物的激发单重态能级和激发三重态能级的每一个。
15.如权利要求7所述的有机发光二极管,其还包括相对于所述第一发射材料层与所述第二发射材料层相反设置的第三发射材料层。
17.如权利要求16所述的有机发光二极管,其中,所述第一化合物、第四化合物和第六化合物各自的激发单重态能级和激发三重态能级分别高于所述第二化合物的激发单重态能级和激发三重态能级的每一个。
18.如权利要求17所述的有机发光二极管,其中,所述第六化合物的激发单重态能级高于所述第七化合物的激发单重态能级。
19.一种有机发光装置,其包括:
基板;和
位于所述基板上的权利要求1所述的有机发光二极管。
20.一种有机发光装置,其包括:
基板;和
位于所述基板上的权利要求7所述的有机发光二极管。
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