CN112909211A - 蓝色发光层形成用材料、发光器件、发光基板和发光装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及照明和显示技术领域,尤其涉及一种蓝色发光层形成用材料、发光器件、发光基板和发光装置。可以使主体材料到掺杂材料的Forster能量转移充分,从而能够有效提高发光效率。一种蓝色发光层形成用材料,包括:主体材料;以及掺杂在所述主体材料中的掺杂材料;其中,所述主体材料的归一化荧光发射光谱和所述掺杂材料的归一化吸收光谱之间具有交叠区域,所述交叠区域的积分面积大于或等于所述主体材料的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%,且所述主体材料的归一化荧光发射光谱的峰值所对应的波长,与所述掺杂材料的归一化吸收光谱的峰值所对应的波长之差的绝对值小于或等于30nm。
Description
技术领域
本公开涉及照明和显示技术领域,尤其涉及一种蓝色发光层形成用材料、发光器件、发光基板和发光装置。
背景技术
OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)具有自发光、广视角、反应时间快、发光效率高、工作电压低、基板厚度薄、可制作大尺寸与可弯曲式基板及制程简单等特性,被誉为下一代的“明星”显示技术。
发明内容
本发明的主要目的在于,提供一种蓝色发光层形成用材料、发光器件、发光基板和发光装置。可以使主体材料到掺杂材料的Forster能量转移充分,从而能够有效提高发光效率。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一方面,提供一种蓝色发光层形成用材料,包括:主体材料;以及掺杂在所述主体材料中的掺杂材料;其中,所述主体材料的归一化荧光发射光谱和所述掺杂材料的归一化吸收光谱之间具有交叠区域,所述交叠区域的积分面积大于或等于所述主体材料的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%,且所述主体材料的归一化荧光发射光谱的峰值所对应的波长,与所述掺杂材料的归一化吸收光谱的峰值所对应的波长之差的绝对值小于或等于30nm。
在一些实施例中,所述主体材料的归一化荧光发射光谱的峰值所对应的波长,小于或等于所述掺杂材料的归一化吸收光谱的峰值所对应的波长。
在一些实施例中,所述主体材料的归一化荧光发射光谱的波长范围为410nm~450nm;所述掺杂材料的归一化吸收光谱的波长范围为430nm~455nm。
在一些实施例中,所述主体材料选自蒽的衍生物中的任一种。
在一些实施例中,所述主体材料选自如下通式(I)所示结构中的任一种;
其中,Ar1和Ar2相同或不同,分别独立地选自芳基、杂芳基、稠芳基和稠杂芳基中的任一种,R选自氘、卤素、烷基、芳基、杂芳基、稠芳基和稠杂芳基中的任一种,n为0、1或2。
在一些实施例中,在Ar1选自杂芳基或稠杂芳基的情况下,所述杂芳基和所述稠杂芳基中均不含有氮原子;在Ar2选自杂芳基或稠杂芳基的情况下,所述杂芳基和所述稠杂芳基中均不含有氮原子;在R选自杂芳基或稠杂芳基的情况下,所述杂芳基和所述稠杂芳基中均不含有氮原子。
在一些实施例中,所述主体材料选自如下结构式中的任一种;
在一些实施例中,所述掺杂材料选自有机硼化合物中的任一种。
在一些实施例中,所述掺杂材料选自如下通式(II)中的任一种;
其中,X1和X2相同或不同,分别独立地选自C(R1)2、N(R1)、C(=O)、B(R1)、Si(R1)2、C(=N(R1))、C(=C(R1)2)、O、S、S(=O)、S(=O)2、P(R1)和P(=O)(R1)中的任一种,R1、R2、R3和R5相同或不同,分别独立地选自氘、卤素、烷基、芳基、杂芳基、稠芳基和稠杂芳基中的任一种,Ar选自芳基、杂芳基、稠芳基和稠杂芳基中的任一种,m为0、1或2,q为0、1或2,k为0、1或2。在一些实施例中,所述掺杂材料选自如下结构式中的任一种;
在一些实施例中,所述掺杂材料在所述蓝色发光层形成用材料中的质量占比为0.5%~8%。
在一些实施例中,所述掺杂材料在所述蓝色发光层形成用材料中的质量占比为1%~3%。
另一方面,提供一种发光器件,包括:层叠的第一电极和第二电极;以及设置于所述第一电极和所述第二电极之间的发光层;其中,所述发光层的材料选自如上所述的蓝色发光层形成用材料。
另一方面,提供一种发光基板,包括:衬底;以及设置于所述衬底上的多个发光器件;其中,至少一个发光器件为如上所述的发光器件。
又一方面,提供一种发光装置,包括:如上所述的发光基板。
本发明实施例提供一种蓝色发光层形成用材料、发光器件、发光基板和发光装置。由于主体材料的归一化荧光发射光谱和掺杂材料的归一化吸收光谱之间具有交叠区域,因此,通过选择合适的主体材料和掺杂材料,即可使主体材料和掺杂材料之间发生Forster能量转移,而根据交叠区域的积分面积大于或等于主体材料的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%,且主体材料的归一化荧光发射光谱的峰值所对应的波长,与掺杂材料的归一化吸收光谱的峰值所对应的波长之差的绝对值小于或等于30nm。可以得知,在主体材料和掺杂材料之间发生Forster能量转移时,能够使Forster能量转移充分,从而能够大大提高掺杂材料的发光效率,进而提高发光器件的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据一些实施例的发光基板的剖视结构图;
图2为根据一些实施例的发光基板的俯视结构图;
图3为根据一些实施例的主体材料BH的归一化荧光发射光谱和掺杂材料BD的归一化吸收光谱图;
图4为相关技术提供的主体材料BH的归一化荧光发射光谱和掺杂材料BD的归一化吸收光谱图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本公开一些实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
除非上下文另有要求,否则,在整个说明书和权利要求书中,术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思,即为“包含,但不限于”。在说明书的描述中,术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外,所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
以下,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。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
“A、B和C中的至少一个”与“A、B或C中的至少一个”具有相同含义,均包括以下A、B和C的组合:仅A,仅B,仅C,A和B的组合,A和C的组合,B和C的组合,及A、B和C的组合。
“A和/或B”,包括以下三种组合:仅A,仅B,及A和B的组合。
本文中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言,其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。
另外,“基于”的使用意味着开放和包容性,因为“基于”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所述的值。
如本文所使用的那样,“约”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值,其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即,测量系统的局限性)所确定。
本文参照作为理想化示例性附图的剖视图和/或平面图描述了示例性实施方式。在附图中,为了清楚,放大了层和区域的厚度。因此,可设想到由于例如制造技术和/或公差引起的相对于附图的形状的变动。因此,示例性实施方式不应解释为局限于本文示出的区域的形状,而是包括因例如制造而引起的形状偏差。例如,示为矩形的蚀刻区域通常将具有弯曲的特征。因此,附图中所示的区域本质上是示意性的,且它们的形状并非旨在示出设备的区域的实际形状,并且并非旨在限制示例性实施方式的范围。
本公开的一些实施例提供了一种发光装置,该发光装置包括发光基板,当然还可以包括其他部件,例如可以包括用于向发光基板提供电信号,以驱动该发光基板发光的电路,该电路可以称为控制电路,可以包括与发光基板电连接的电路板和/或IC(IntegrateCircuit,集成电路)。
在一些实施例中,该发光装置可以为照明装置,此时,发光装置用作光源,实现照明功能。例如,发光装置可以是液晶显示装置中的背光模组,用于内部或外部照明的灯,或各种信号灯等。
在另一些实施例中,该发光装置可以为显示装置,此时,该发光基板为显示基板,用于实现显示图像(即画面)功能。发光装置可以包括显示器或包含显示器的产品。其中,显示器可以是平板显示器(Flat Panel Display,FPD),微型显示器等。若按照用户能否看到显示器背面的场景划分,显示器可以是透明显示器或不透明显示器。若按照显示器能否弯折或卷曲,显示器可以是柔性显示器或普通显示器(可以称为刚性显示器)。示例的,包含显示器的产品可以包括:计算机显示器,电视,广告牌,具有显示功能的激光打印机,电话,手机,个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA),膝上型计算机,数码相机,便携式摄录机,取景器,车辆,大面积墙壁,剧院的屏幕或体育场标牌等。
本公开的一些实施例提供了一种发光基板1,如图1所示,该发光基板1包括衬底11、设置在衬底11上的像素界定层12和多个发光器件13。其中,该像素界定层12具有多个开口Q,多个发光器件13可以与多个开口Q一一对应设置。这里的多个发光器件13可以是发光基板1包含的全部或部分发光器件13;多个开口Q可以是像素界定层12上的全部或部分开口。
在多个发光器件13中,至少一个发光器件13可以包括第一电极131、第二电极132,以及设置于第一电极131和第二电极132之间的发光层133,每个发光层133可以包括位于一个开口Q中的部分。在至少一个发光器件13中,该发光层133的材料可以选自蓝色发光层形成用材料。也即,至少一个发光器件13为发蓝光的发光器件13B。
在一些实施例中,如图1所示,该第一电极131可以为阳极,此时,该第二电极132为阴极。在另一些实施例中,该第一电极131可以为阴极,此时,该第二电极132为阳极。
在一些实施例中,阳极的材料可以选自高功函材料,如ITO(Indium Tin Oxides,氧化铟锡)、IZO(Indium Zinc Oxide,氧化铟锌)或复合材料(如Ag/ITO,Al/ITO,Ag/IZO或Al/IZO,其中,“Ag/ITO”命名由金属银电极和ITO电极堆叠的叠层结构)等,阴极的材料可以选自低功函材料,如金属Al、Ag或Mg,或者低功函的金属合金材料(如镁铝合金、镁银合金)等。
对于OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)的发光器件而言,该发光器件13的发光原理为:通过阳极和阴极连接的电路,利用阳极向发光层133注入空穴,阴极向发光层133注入电子,所形成的电子和空穴在发光层133中形成激子,激子通过辐射跃迁回到基态,发出光子。
如图1所示,为了提高电子和空穴注入发光层133的效率,发光器件13还可以包括:空穴传输层(Hole Transport Layer,HTL)134、电子传输层(Electronic TransportLayer,ETL)135、空穴注入层(Hole Injection Layer,HIL)136和电子注入层(ElectronicInjection Layer,EIL)137中的至少一个。示例的,发光器件13还可以包括设置于阳极和发光层133之间的空穴传输层(HTL)134,以及设置于阴极和发光层之间的电子传输层(ETL)135。为了进一步提高电子和空穴注入发光层133的效率,发光器件13还可以包括设置于阳极和空穴传输层134之间的空穴注入层(HIL)136,以及设置于阴极和电子传输层135之间的电子注入层(EIL)137。
在一些实施例中,电子传输层135可以选自具有良好电子传输特性的有机材料,也可以在有机材料中掺杂有LiQ3、Li和Ca等,厚度可以为10~70nm。空穴传输层134可以选自N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1′-联苯-4,4′-二胺(N,N’-Bis-(1-naphthalenyl)-N,N’-bis-phenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diam ine)和4,4′-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺](4,4′-cyclohexylidenebis[N,N-bis(p-tolyl)aniline])中的任一种。
在另一些实施例中,电子注入层137的材料可以选自低功函金属,如Li、Ca和Yb等,或者金属盐LiF、LiQ3等,厚度可以为0.5~2nm。空穴注入层136的材料可以选自CuPc(Copper(II)phthalocyanine,酞菁铜)、HATCN(2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲,Hexaazatriphenylenehexacabonitrile)、MnO3等,也可以为在这些材料进行P型掺杂后的材料,厚度可以为5~30nm。
在空穴和电子传输过程中,为了避免电子在阳极表面淬灭,空穴在阴极表面淬灭,使得电子和空穴的复合效率降低,不利于发光效率提高的问题,在一些实施例中,如图1所示,发光器件13还包括:位于空穴传输层134和发光层133之间的电子阻挡层(ElectronBlocking Layer,EBL)138。以及,位于电子传输层135和发光层133之间的空穴阻挡层(HoleInjection Layer,HIL)139。
在一些实施例中,电子阻挡层138的材料可以选自4,4′-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺](4,4′-cyclohexylidenebis[N,N-bis(p-tolyl)aniline])和4,4′,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(4,4′,4”-Tris(carbazol-9-yl)triphenylamine)中的任一种。空穴阻挡层(Hole Blocking Layer,EBL)139的材料可以选自2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-Phenanthroline)。
发光基板1上还可以设置连接各个发光器件13的驱动电路,驱动电路可以与控制电路连接,以根据控制电路输入的电信号,驱动各个发光器件13发光。该驱动电路可以为有源驱动电路或者无源驱动电路。
该发光基板1可以发白光、单色光(单一颜色的光)或颜色可调的光等。
在第一种示例中,该发光基板1可以发白光。此时,如图1所示,多个发光器件13除包括发蓝光的发光器件13B之外,还可以包括发红光的发光器件13R和发绿光的发光器件13G。此时,通过控制发蓝光的发光器件13B、发红光的发光器件13R和发绿光的发光器件13G同时发光,即可实现发蓝光的发光器件13B、发红光的发光器件13R和发绿光的发光器件13G的混光,以使发光基板1呈现白光。
在该示例中,该发光基板1可用于照明,即可以应用于照明装置中。
在第二种示例中,该发光基板1可以发单色光。这时,根据多个发光器件13中,至少一个发光器件13为发蓝光的发光器件13B,可以得知,该发光基板1可以发蓝光,也即,多个发光器件13均为发蓝光的发光器件13B的情形。在该示例中,该发光基板1可用于照明,即可以应用于照明装置中,也可以用于显示单一色彩的图像或画面,即可应用于显示装置中。
在第三种示例中,该发光基板1可以发颜色可调的光(即彩色光),该发光基板1与第一种示例所描述的多个发光器件13的结构相类似的,通过对各个发光器件13的亮度进行控制,即可对该发光基板1发出的混合光的颜色和亮度进行控制,从而实现彩色发光。
在该示例中,该发光基板1可用于显示图像或画面,即可应用于显示装置中,当然,该发光基板1也可以用于照明装置中。
在第三种示例中,以该发光基板1为显示基板为例,如全彩显示面板,如图2所示,该发光基板1包括显示区A和设置于显示区A周边的周边区S。显示区A包括多个亚像素区P,每个亚像素区P对应一个开口,一个开口对应一个发光器件,每个亚像素区P中设置有用于驱动对应的发光器件发光的像素驱动电路200。周边区S用于布线,如连接像素驱动电路200的栅极驱动电路100。
基于以上结构,本公开的一些实施例提供一种蓝色发光层形成用材料,包括:主体材料BH,以及掺杂在主体材料BH中的掺杂材料BD。其中,如图3所示,主体材料BH的归一化荧光发射光谱和掺杂材料BD的归一化吸收光谱之间具有交叠区域X,交叠区域X的积分面积大于或等于主体材料BH的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%。
为了提高发光效率,发光层133主要采用主客体材料掺杂的体系进行发光。主体材料BH是具有与客体材料(这里称为掺杂材料BD)能够进行能量传递,可逆的电化学氧化还原电位,良好且匹配的空穴和电子传输能力,良好的热稳定性和成膜性质的材料,在发光层133中具有较大的占比。掺杂材料BD可以为荧光发光材料、磷光发光材料等,在发光层133中的占比较小。
荧光共振能量转移(也称为Forster能量转移)是指在两个不同的荧光基团中,如果一个荧光基团(供体Donor)的荧光发射光谱与另一个基团(受体Acceptor)的吸收光谱有一定的重叠,当这两个荧光基团间的距离合适时(一般小于),就可观察到荧光能量由供体向受体转移的现象,即以供体的激发光激发,供体产生的荧光强度比它单独存在时要低得多,而受体发射的荧光却大大增强,同时伴随它们的荧光寿命的相应缩短和拉长。简单地说,就是在供体基团的激发状态下由一对偶极子介导的能量从供体向受体转移的过程,此过程没有光子的参与,所以是非辐射的,供体分子被激发后,当受体分子与供体分子相距一定距离,且供体和受体的基态及电子激发态两者的振动能级间的能量差相互适应时,处于激发态的供体将把一部分或全部能量转移给受体,使受体被激发,在整个能量转移过程中,不涉及光子的发射和重新吸收。
对于发光材料的荧光发射光谱而言,荧光发射光谱是指发光材料在某一特定波长光的激发下,所发射的不同波长光的强度或能量分布。这里的荧光发射光谱可以采用溶液方式由荧光光谱仪测试获得。
吸收光谱是描述吸收系数随入射光波长变化的谱图。大多数发光材料主吸收带在紫外光谱区,发光材料的紫外吸收光谱可以由紫外-可见分光光度计测量。
光谱的归一化是对光谱进行归一化处理,即,将总光强设为一,使纵坐标上的光强均变为小数。这样所得到的光谱即为归一化光谱。
根据Forster能量转移机理,由于主体材料BH的归一化荧光发射光谱和掺杂材料BD的归一化吸收光谱之间具有交叠区域X,因此,通过选择合适的主体材料BH和掺杂材料BD,即可使主体材料BH和掺杂材料BD之间发生Forster能量转移,而根据交叠区域X的积分面积大于或等于主体材料BH的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%,可以得知,在主体材料BH和掺杂材料BD之间发生Forster能量转移时,能够使Forster能量转移充分,从而能够大大提高掺杂材料BD的发光效率,进而提高发光器件13的效率。
其中,许多发光材料的荧光发射光谱是连续谱带,由一个或几个峰状的曲线所组成,这类曲线可以用高斯函数表示。还有一些材料的荧光发射光谱比较窄,甚至呈谱线状。
无论以上哪种荧光发射光谱,在一些实施例中,如图3所示,主体材料BH的归一化荧光发射光谱的峰值F1所对应的波长,与掺杂材料BD的归一化吸收光谱的峰值F2所对应的波长之差的绝对值小于或等于30nm。能够最大程度上实现能量转移。
根据斯托克斯定律,材料吸收高能量的短波辐射,而发射出低能量的长波辐射。可以得知,如图3所示,主体材料BH的归一化荧光发射光谱的峰值F1所对应的波长,小于或等于掺杂材料BD的归一化吸收光谱的峰值F2所对应的波长。
在一些实施例中,掺杂材料BD可以为荧光发光材料或磷光发光材料。由于Forster能量转移是非辐射性的能量转移,给体分子和受体分子从基态到激发态之间的转变都遵守自旋守恒,因此,通常是给体和受体之间单线态能量的传递。因此,无论以上掺杂材料BD是荧光发光材料还是磷光发光材料,可以认为的是:在发光器件中,主体材料BH和掺杂材料BD之间的能量传递方式就是Forster能量转移。
在一些实施例中,根据可见光的波长范围为400nm~760nm,蓝光的波长范围为450nm~480nn。可以得知,如图3所示,主体材料BH的归一化荧光发射光谱的波长范围为410nm~450nm,掺杂材料BD的归一化吸收光谱的波长范围为430nm~455nm。可以得到波长范围在450nm~480nm之间的蓝光发射光谱。
在一些实施例中,主体材料BH选自蒽的衍生物中的任一种。
蒽是由3个苯环线型排列形成的稠环芳香族化合物,此类化合物的荧光强度较高。蒽的衍生物是主结构不变,即三个苯环不变,增加了一些基团,主要作用不变,通过调节基团的结构可以对蒽的衍生物的荧光发射光谱进行调节。
在一些实施例中,主体材料BH选自如下通式(I)所示结构中的任一种。
其中,Ar1和Ar2相同或不同,分别独立地选自芳基、杂芳基、稠芳基和稠杂芳基中的任一种,R选自氘、卤素、烷基、芳基、杂芳基、稠芳基和稠杂芳基中的任一种,n为0、1或2。
由上可知,Ar1、Ar2和R均为取代基,通过对取代基进行调节,即可对蒽的衍生物的荧光发射光谱进行调节。
其中,芳基可以为苯基。杂芳基可以为呋喃基、吡喃基、噻吩基、吡啶基等。稠芳基可以为萘基、茚基、蒽基、菲基等。稠杂芳基可以为咔唑基、苯并呋喃基、喹啉基、吖啶基等。
根据n为0、1或2,可以得知,取代基R可以为0个、1个或2个,在取代基R为0个的情况下,取代基Ar2取代的苯环上除与蒽和Ar2连接的碳之外,其余碳均与氢连接。在取代基R为1个的情况下,取代基Ar2取代的苯环上除与蒽和Ar2连接的碳之外,其中一个碳与取代基R连接,其余碳均与氢连接。在取代基R为2个的情况下,取代基Ar2取代的苯环上除与蒽和Ar2连接的碳之外,其中2个碳与取代基R连接,其余碳均与氢连接。
在一些实施例中,在Ar1选自杂芳基或稠杂芳基的情况下,杂芳基和稠杂芳基中均不含有氮原子;在Ar2选自杂芳基或稠杂芳基的情况下,杂芳基和稠杂芳基中均不含有氮原子;在R选自杂芳基或稠杂芳基的情况下,杂芳基和稠杂芳基中均不含有氮原子。
也即,Ar1、Ar1和R均为不含有氮原子的杂芳基或稠杂芳基,如咔唑基等。这样,能够避免在主体材料BH中引入C-N键,从而能够避免C-N键在蓝光的高能量下容易发生断裂,导致器件寿命降低的问题。
在一些实施例中,主体材料BH选自如下结构式中的任一种。
在一些实施例中,掺杂材料BD选自有机硼化合物中的任一种。
有机硼化合物利用硼的缺电子特性,采用sp2杂化的方式来得到缺电子的三配位硼化合物,同时由于空的p轨道的存在,三配位硼能与临近的π体系产生电子共轭,称为激发态电子良好的受体单元。基于有机硼化合物的发光材料具有独特的光电性能,并通过对有机硼化合物的结构进行改进可以得到发光效率较高的超纯蓝光发光器件。
在一些实施例中,掺杂材料BD选自如下通式(II)中的任一种。
其中,X1和X2相同或不同,分别独立地选自C(R1)2、N(R1)、C(=O)、B(R1)、Si(R1)2、C(=N(R1))、C(=C(R1)2)、O、S、S(=O)、S(=O)2、P(R1)和P(=O)(R1)中的任一种,R1、R2、R3和R5相同或不同,分别独立地选自氘、卤素、烷基、芳基、杂芳基、稠芳基和稠杂芳基中的任一种,Ar选自芳基、杂芳基、稠芳基和稠杂芳基中的任一种,m为0、1或2,q为0、1或2,k为0、1或2。
根据m为0、1或2,可以得知,取代基R2可以为0个、1个或2个,在取代基R2为0个的情况下,说明相应的苯环上没有取代基R2,三个碳均与氢连接。在取代基R2为1个的情况下,相应的苯环上有一个取代基R2,其余两个碳均与氢连接。在取代基R2为2个的情况下,相应的苯环上有两个取代基R2,其余一个碳与氢连接。根据q为0、1或2,可以得知,取代基R5可以为0个、1个或2个,在取代基R5为0个的情况下,说明相应的苯环上没有取代基R5,三个碳均与氢连接。在取代基R5为1个的情况下,相应的苯环上有一个取代基R5,其余两个碳均与氢连接。在取代基R5为2个的情况下,相应的苯环上有两个取代基R5,其余一个碳与氢连接。根据k为0、1或2,可以得知,取代基R3可以为0个、1个或2个,在取代基R3为0个的情况下,说明相应的Ar上没有取代基R3,三个碳均与氢连接。在取代基R3为1个的情况下,相应的Ar上有一个取代基R3,其余两个碳均与氢连接。在取代基R3为2个的情况下,相应的Ar上有两个取代基R3,其余一个碳与氢连接。
在这些实施例中,通过综合分子的空间结构和电子特性,得到了由多重共振效应诱导的蓝光荧光分子,该分子结构具有刚性的多环芳香结构,处于对位的硼原子和杂原子还能够形成相反的共振效应,增强分子共振,从而使掺杂材料BD具有较高的PLQY(Photoluminescence Quantum yield,光致发光量子产率),进而使器件具有较高的器件效率。
在一些实施例中,掺杂材料BD选自如下结构式中的任一种。
通过研究发现,具有以上结构的掺杂材料BD具有超纯的蓝光发射,较小的半高全宽和较高的器件效率。
在一些实施例中,掺杂材料BD在蓝色发光层形成用材料中的质量占比可以为0.5%~8%。在此质量占比下,可以使Forster能量转移充分,避免掺杂浓度过低,不利于Forster能量转移,以及掺杂浓度过高,容易引起淬灭的情况发生。
在一些实施例中,掺杂材料BD在蓝色发光层形成用材料中的质量占比为1%~3%。示例的,掺杂材料BD在蓝色发光层形成用材料中的质量占比可以为1%、2%或3%。
为了对本公开提供的实施例的技术效果进行客观说明,以下,将通过如下对比例和实验例对本公开进行详细地示例性地描述。
其中,需要说明的是,在以下的对比例和实验例中,发光器件13均具有相同的结构:阳极/空穴注入层(HIL)136/空穴传输层(HTL)134/电子阻挡层(EBL)138/发光层133/空穴阻挡层(HBL)139/电子传输层(ETL)135/电子注入层(EIL)137/阴极。并且,除发光层133之外,其余功能层所选用的材料均相同。在此,阳极的材料选自ITO材料,空穴注入层136的材料选自CuPc,空穴传输层134的材料选自N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1′-联苯-4,4′-二胺(N,N’-Bis-(1-naphthalenyl)-N,N’-bis-phenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine),电子阻挡层138的材料选自4,4′-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺](4,4′-cyclohexylidenebis[N,N-bis(p-tolyl)aniline]),空穴阻挡层139的材料选自2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-Phenanthroline),电子传输层135的材料选自LiQ3,电子注入层137的材料选自LiF,阴极的材料选自镁银合金。
对比例
在对比例中,发光层133中的主体材料BH选自如下结构,掺杂材料BD选自如下结构,主体材料BH的归一化荧光发射光谱和掺杂材料BD的归一化吸收光谱如图4所示。
实验例
在实验例中,发光层133中掺杂材料BD与对比例中掺杂材料BD相同,主体材料BH选自如下结构,主体材料BH的归一化荧光发射光谱和掺杂材料BD的归一化吸收光谱如图3所示。
对对比例和实验例所制作的发光器件13进行性能测试,测试结果如下表1所示。
表1
器件 | 电压/V | 效率/cd/cm<sup>2</sup> | 寿命/h |
对比例 | 100% | 100% | 100% |
实验例 | 99% | 109% | 102% |
由图4可知,在相关技术中,主体材料BH的归一化荧光发射光谱和掺杂材料BD的归一化吸收光谱的交叠区域X的积分面积较小,小于主体材料BH的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%,不利于实现主体材料BH到掺杂材料BD的Forster能量转移充分。而由图3可知,在本公开的实施例中,主体材料BH的归一化荧光发射光谱和掺杂材料BD的归一化吸收光谱的交叠区域X的面积大于或等于主体材料BH的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%,因此,可以使主体材料BH到掺杂材料BD的Forster能量转移充分,从而能够有效提高发光效率。
同时,在本公开的实施例中,在掺杂材料BD与相关技术中的掺杂材料BD相同的情况下,通过对主体材料BH的取代基进行调节,能够对主体材料BH的荧光发射光谱进行调节,示例的,结合图3和图4,可以得知,与相关技术中主体材料BH的归一化荧光发射光谱和掺杂材料BD的归一化吸收光谱的交叠区域X的积分面积小于主体材料BH的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%相比,在本公开的实施例中,主体材料BH的归一化荧光发射光谱和掺杂材料BD的归一化吸收光谱的交叠区域X的积分面积大于或等于主体材料BH的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%。
在以上基础上,结合图3、图4和表1,可以得知,在主体材料BH的归一化荧光发射光谱和掺杂材料BD的归一化吸收光谱的交叠区域X的积分面积大于或等于主体材料BH的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%的情况下,能够大幅提高器件效率。而根据掺杂材料BD可以为荧光发光材料,可以得知,主体材料BH可以通过Forster能量转移机制将能量有效传递给掺杂材料BD。另外,通过对主体材料BH和掺杂材料BD的结构进行合理选择,调节主体材料BH和掺杂材料BD的能级结构,可以改善发光层中激子复合区,改善寿命。
综上所述,通过对主体材料BH和掺杂材料BD进行选择,对主体材料BH的发光性能与掺杂材料BD的发光性能进行调节,使得主体材料BH的归一化荧光发射光谱与掺杂材料BD的归一化吸收光谱的交叠区域X的积分面积,大于或等于主体材料BH的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%,并使得主体材料BH的归一化荧光发射光谱的峰值F1所对应的波长,与掺杂材料BD的归一化吸收光谱的峰值F2所对应的波长之差的绝对值小于或等于30nm。利用分子间发生的Forster能量转移,实现主体材料BH中单线态激子能量的充分利用,能够提高器件发光效率。解决了相关技术中主体材料BH和掺杂材料BD无法实现Forster能量转移充分,从而不利于器件效率提高的问题。
以上所述,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,想到变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (15)
1.一种蓝色发光层形成用材料,包括:
主体材料;以及
掺杂在所述主体材料中的掺杂材料;
其中,所述主体材料的归一化荧光发射光谱和所述掺杂材料的归一化吸收光谱之间具有交叠区域,所述交叠区域的积分面积大于或等于所述主体材料的归一化荧光发射光谱的积分面积的50%,且所述主体材料的归一化荧光发射光谱的峰值所对应的波长,与所述掺杂材料的归一化吸收光谱的峰值所对应的波长之差的绝对值小于或等于30nm。
2.根据权利要求1所述的蓝色发光层形成用材料,其中,
所述主体材料的归一化荧光发射光谱的峰值所对应的波长,小于或等于所述掺杂材料的归一化吸收光谱的峰值所对应的波长。
3.根据权利要求1或2所述的蓝色发光层形成用材料,其中,
所述主体材料的归一化荧光发射光谱的波长范围为410nm~450nm;
所述掺杂材料的归一化吸收光谱的波长范围为430nm~455nm。
4.根据权利要求1或2所述的蓝色发光层形成用材料,其中,
所述主体材料选自蒽的衍生物中的任一种。
6.根据权利要求5所述的蓝色发光层形成用材料,其中,
在Ar1选自杂芳基或稠杂芳基的情况下,所述杂芳基和所述稠杂芳基中均不含有氮原子;
在Ar2选自杂芳基或稠杂芳基的情况下,所述杂芳基和所述稠杂芳基中均不含有氮原子;
在R选自杂芳基或稠杂芳基的情况下,所述杂芳基和所述稠杂芳基中均不含有氮原子。
8.根据权利要求1或2所述的蓝色发光层形成用材料,其中,
所述掺杂材料选自有机硼化合物中的任一种。
11.根据权利要求1或2所述的蓝色发光层形成用材料,其中,
所述掺杂材料在所述蓝色发光层形成用材料中的质量占比为0.5%~8%。
12.根据权利要求11所述的蓝色发光层形成用材料,其中,
所述掺杂材料在所述蓝色发光层形成用材料中的质量占比为1%~3%。
13.一种发光器件,包括:
层叠的第一电极和第二电极;以及
设置于所述第一电极和所述第二电极之间的发光层;
其中,所述发光层的材料选自如权利要求1~12任一项所述的蓝色发光层形成用材料。
14.一种发光基板,包括:
衬底;以及
设置于所述衬底上的多个发光器件;
其中,至少一个发光器件为如权利要求13所述的发光器件。
15.一种发光装置,包括:如权利要求14所述的发光基板。
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