CN113969168A - 红光有机电致发光组合物、红光有机电致发光器件及包含其的显示装置 - Google Patents

红光有机电致发光组合物、红光有机电致发光器件及包含其的显示装置 Download PDF

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Abstract

本本发明公开一种红光有机电致发光组合物、红光有机电致发光器件及包含其的显示装置。其中，所述红光有机电致发光组合物包含红光主体材料，由P型材料和N型材料混合形成，所述红光主体材料的光致发光光谱的峰值波长在500nm‑600nm；其中，在电或光的作用下，所述红光主体材料形成激基复合物，且所述激基复合物的单重激发态能量与三重激发态能量的差值小于0.3eV。本发明可以至少部分地解决现有技术中OLED红光器件量产成本高、效率低、寿命短以及效率滚降、启亮电压高以及光谱色纯度低等问题。

Description

红光有机电致发光组合物、红光有机电致发光器件及包含其 的显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域。更具体地，涉及一种红光有机电致发光组合物、红光有机电致发光器件及包含其的显示装置。
背景技术
当今量产的OLED器件，红光器件为磷光器件。其中红光主体材料为预混(Premix)材料，包括空穴型主体(P型)和电子型主体(N型)。红光掺杂材料为磷光掺杂材料。光致激发或者电致激发下，在主体材料上形成激子，通过能量传递，激子从主体传递到客体(dopant)上，然后再通过dopant辐射跃迁发光。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种红光有机电致发光组合物、红光有机电致发光器件以及包含其的显示装置，可以至少部分地解决现有技术中OLED红光器件量产成本高、效率低、寿命短以及效率滚降、启亮电压高以及光谱色纯度低等问题。
第一方面，本发明提供了一种红光有机电致发光组合物，包含
红光主体材料，由P型材料和N型材料混合形成，所述红光主体材料的光致发光光谱的峰值波长在500nm-600nm；其中，
在电或光的作用下，所述红光主体材料形成激基复合物，且所述激基复合物的单重激发态能量与三重激发态能量的差值小于0.3eV。
可选地，还包含掺杂在所述红光主体材料中的掺杂材料；所述掺杂材料选自金属铱配合物；
所述金属铱配合物的光致发光光谱的峰值波长在610nm-640nm，三重态电荷跃迁吸收峰波长在550nm-610nm，且金属铱配合物的光致发光光谱的峰值波长小于三重态电荷跃迁吸收峰波长，三重态电荷跃迁吸收峰波长与光致发光光谱的峰值波长差值小于100nm。
可选地，所述金属铱配合物的结构式如下式I所示：
Figure BDA0003323338130000011
其中，
Figure BDA0003323338130000021
均为双齿配体，且各自独立地选自取代或未取代的苯基异喹啉类配体、取代或未取代的乙酰丙酮辅助配体，且
Figure BDA0003323338130000022
中的至少两个选自取代或未取代的苯基异喹啉类配体。
可选地，所述取代或未取代的苯基异喹啉类配体的结构式如下式II所示，和/或所述取代或未取代的苯基异喹啉类配体的结构式如下式III所示：
Figure BDA0003323338130000023
其中，R1、R2、R3、R5和R6各自独立地选自氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊烷、异戊烷、新戊烷中的一种。
可选地，所述组合物中，掺杂材料的质量百分含量为1-10wt％。
可选地，所述组合物中，掺杂材料的质量百分含量为1-4wt％。
可选地，所述P型材料的HOMO能级为5.2eV-5.5eV，LUMO能级为2.1eV-2.5eV；
所述N型材料的HOMO能级为5.5eV-6.0eV，LUMO能级为2.5eV-3.0eV；
所述金属铱配合物的HOMO能级为4.8eV-5.2eV，LUMO能级为2.9eV-3.2eV。
可选地，所述N型材料的HOMO能级与P型材料的HOMO能级的差值为0.3eV-0.8eV，所述N型材料的LUMO能级与P型材料的LUMO能级的差值为0.2eV-0.6eV；
所述P型材料的HOMO能级与金属铱配合物的HOMO能级的差值为0.1eV-0.5eV，所述掺杂材料的LUMO能级与P型材料组分的LUMO能级的差值为0.1eV-0.5eV。
可选地，所述P型材料的T1能级为2.4-3.0eV，N型材料的T1能级为2.3-2.9eV，掺杂材料的T1能级为2.0-2.2eV。
可选地，所述P型材料的玻璃化温度为80-140℃，N型材料的玻璃化温度为80-140℃，且P型材料的玻璃化温度与N型材料的玻璃化温度的差值的绝对值在30℃以下。
可选地，所述P型材料与N型材料的摩尔比为3:7-7:3。
第二方面，本发明提供了一种红光有机电致发光器件，包括发光层，所述发光层中包括如上第一个方面所述的有机电致发光组合物。
可选地，还包括电子阻挡层，所述电子阻挡层材质的HOMO能级为5.2eV-5.6eV，LUMO能级为2.3eV-2.6eV；且
所述电子阻挡层材质的HOMO能级与P型材料的HOMO能级差值的绝对值为0eV-0.4eV；
所述电子阻挡层材质的T1能级为2.3eV-2.9eV。
第三方面，本发明提供了一种显示装置，该显示装置包括上述第二方面所述的电致发光器件。
本发明的有益效果如下：
本发明中提供的红光有机电致发光组合物中，形成的激基复合物的单重激发态能量与三重激发态能量的差值小于0.3eV，使得该激基复合物具有TADF效应，所以红光主体材料向掺杂材料的能量传递为Forster能量传递为主，进而使得采用该组合物的有机电致发光器件的发光层中掺杂材料的掺杂量可以降低到3％及以下，相比较现有技术而言，可显著的降低掺杂材料的使用量。由于掺杂材料用到贵金属铱，成本较高，所以降低掺杂材料使用量会大幅度降低量产成本。
本发明的红光有机电致发光组合物中，红光主体材料的PL光谱和掺杂材料的三重态电荷跃迁的吸收谱可以有效的重叠，提高了能量传递效率。并且通过调控掺杂材料的掺杂比例，可以使含有该组合物的红光有机电致发光器件效率，寿命，效率滚降，启亮电压以及光谱色纯度的平衡的效果。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出实施例1中的红光主体材料(P:N)、掺杂材料RD的光致发光光谱以及掺杂材料RD的电荷跃迁吸收光谱。
图2示出实施例2中的红光主体材料(P:N)、掺杂材料RD的光致发光光谱以及掺杂材料RD的电荷跃迁吸收光谱。
图3示出实施例3中的红光主体材料(P:N)、掺杂材料RD的光致发光光谱以及掺杂材料RD的电荷跃迁吸收光谱。
图4示出实施例4中的红光主体材料(P:N)、掺杂材料RD的光致发光光谱以及掺杂材料RD的电荷跃迁吸收光谱。
图5示出对比例1中的红光主体材料(P:N)、掺杂材料RD的光致发光光谱以及掺杂材料RD的电荷跃迁吸收光谱。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明的实施例针对现有OLED红光器件中，因为红光掺杂材料用到贵金属铱成本较高而使得OLED红光器件量产成本高；以及，无法很好的实现红光器件效率，寿命，效率滚降，启亮电压以及光谱色纯度的平衡的问题，提供了一种红光有机电致发光组合物、红光有机电致发光器件及包含其的显示装置。
本发明实施例提供了一种红光有机电致发光组合物，包含
红光主体材料，由P型材料和N型材料混合形成，所述红光主体材料的光致发光光谱的峰值波长在500nm-600nm；其中，
在电的作用下，所述红光主体材料形成激基复合物，且所述激基复合物的单重激发态能量与三重激发态能量的差值小于0.3eV。
在一些实施方式中，所述组合物中还包含掺杂在所述红光主体材料中的掺杂材料；所述掺杂材料选自金属铱配合物；
所述金属铱配合物的光致发光光谱的峰值波长在610nm-640nm，三重态电荷跃迁吸收峰波长在550nm-610nm，且金属铱配合物的光致发光光谱的峰值波长小于三重态电荷跃迁吸收峰波长，三重态电荷跃迁吸收峰波长与光致发光光谱的峰值波长差值小于100nm。
上述技术方案中，本红光有机电致发光组合物中，红光主体材料的PL光谱和掺杂材料的三重态电荷跃迁的吸收谱可以有效的重叠，提高了能量传递效率。同时可很好的降低掺杂材料的用量，降低包含该组合物的红光OLED器件的量产成本。
在一些实施方式中，所述金属铱配合物的结构式如下式I所示：
Figure BDA0003323338130000041
其中，
Figure BDA0003323338130000042
均为双齿配体，且各自独立地选自取代或未取代的苯基异喹啉类配体、取代或未取代的乙酰丙酮辅助配体，且
Figure BDA0003323338130000043
中的至少两个选自取代或未取代的苯基异喹啉类配体。
上述式I所示的金属铱配合物与红光主体材料具有好的搭配性，制备成膜的荧光量子产率高，且得到的有机电致发光器件具有高的效率。
在一些优选实施方式中，所述取代或未取代的苯基异喹啉类配体的结构式如下式II所示，和/或所述取代或未取代的苯基异喹啉类配体的结构式如下式III所示：
Figure BDA0003323338130000044
其中，R1、R2、R3、R5和R6各自独立地选自氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊烷、异戊烷、新戊烷中的一种。
在一些实施方式中，所述组合物中，掺杂材料的质量百分含量为1-10wt％。在本发明的技术方案中，进一步通过调控组合物中掺杂材料的掺杂比例，可以达到红光器件效率，寿命，效率滚降，启亮电压以及光谱色纯度的更好的平衡。优选地，所述组合物中，掺杂材料的质量百分含量为1-4wt％，此时前述效果更优。
在一些实施方式中，所述P型材料的HOMO能级为5.2eV-5.5eV，LUMO能级为2.1eV-2.5eV；
所述N型材料的HOMO能级为5.5eV-6.0eV，LUMO能级为2.5eV-3.0eV；
所述金属铱配合物的HOMO能级为4.8eV-5.2eV，LUMO能级为2.9eV-3.2eV。
在一些实施方式中，所述N型材料的HOMO能级与P型材料的HOMO能级的差值为0.3eV-0.8eV，所述N型材料的LUMO能级与P型材料的LUMO能级的差值为0.2eV-0.6eV；
所述P型材料的HOMO能级与金属铱配合物的HOMO能级的差值为0.1eV-0.5eV，所述掺杂材料的LUMO能级与P型材料组分的LUMO能级的差值为0.1eV-0.5eV。
在一些实施方式中，所述P型材料的T1能级为2.4-3.0eV，N型材料的T1能级为2.3-2.9eV，掺杂材料的T1能级为2.0-2.2eV。
在一些实施方式中，所述P型材料的玻璃化温度为80-140℃，N型材料的玻璃化温度为80-140℃，且P型材料的玻璃化温度与N型材料的玻璃化温度的差值的绝对值在30℃以下。
在一些实施方式中，所述P型材料与N型材料的摩尔比为3:7-7:3。在此条件下，发光层具有更好的空穴/电子迁移率。
本发明的又一个实施例提供一种红光有机电致发光器件，其包括发光层，所述发光层包括如上任一所述的有机电致发光组合物。
在一些实施方式中，所述器件中还包括电子阻挡层，所述电子阻挡层材质的HOMO能级为5.2eV-5.6eV，LUMO能级为2.3eV-2.6eV；且
所述电子阻挡层材质的HOMO能级与P型材料的HOMO能级差值的绝对值为0eV-0.4eV；
所述电子阻挡层材质的T1能级为2.3eV-2.9eV。
电子阻挡层和P型材料的HOMO差值，影响空穴向发光层的注入；电子阻挡层的T1高的话，可以防止激子从发光层泄露；通过上述限定，可以提高器件的效率。
可以理解，本发明的红光有机电致发光器件中，包含基底，以及依次设置在基底上的阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层、阴极。
本公开中的红光有机电致发光器件为磷光器件。
本发明的又一个实施例提供一种显示装置，该显示装置中包含如上实施例中所述的红光有机电致发光器件。
以下结合一些具体实施例对本发明的技术方案进行说明：
需要说明的是，如无特殊说明，本实施方式中所用材料均可市售商购获得，下述各实施例及对比例中，用到的一些材料结构式如下：
P型材料：
Figure BDA0003323338130000061
N型材料：
Figure BDA0003323338130000062
掺杂材料：
Figure BDA0003323338130000063
电子阻挡层材料：
Figure BDA0003323338130000064
上述各材料的物性如下表1所示。
表1
HOMO/eV LUMO/eV T1/eV Tg/℃
P1 5.26 2.32 2.66 86
P2 5.29 2.34 2.68 89
P3 5.41 2.30 2.61 90
N1 5.86 2.62 2.52 88
N2 5.91 2.66 2.54 90
N3 5.76 2.54 2.50 91
R’1 5.42 2.34 2.54 120
R’2 5.46 2.32 2.61 122
R’3 5.33 2.28 2.48 144
RD1 5.00 3.02 2.1 -
RD2 5.02 3.06 2.1 -
上述材料P1与N1、P2与N2、P3与N3混合后，在电或光的作用下分别形成激基复合物，形成的激基复合物的三重激发态能量与单重激发态能量及其差值如下表2所示。
表2
S1/eV T1/eV ΔEst/eV
P1：N1 2.68 2.54 0.14
P2：N2 2.64 2.52 0.12
P3：N3 2.98 2.61 0.37
红光有机电致发光器件的实施例：
一些实施例以及对比例
器件的结构包括：器件结构包括：玻璃衬底上氧化铟锡ITO层作为阳极，空穴注入层HIL(5-20nm)，空穴传输层(50-200nm)，电子阻挡层(50-100nm)，发光层EML(20-50nm)，空穴阻挡层HBL(2-20nm)，电子传输层(20-50nm)，电子注入层(0.5-10nm)，阴极。
具体的：器件每个功能层可选材料如下，但不限于此：
HIL：可以为无机氧化物，如MoO3，F4-TCNQ，HAT-CN等，但不限于此；
HTL：具有空穴传输性质的芳胺类或者咔唑类材料，如NPB、m-MTDATA、TPD等，但不限于此；
EBL：具有空穴传输特性，电子阻挡特性的芳胺类或者咔唑类材料，如mCBP、Tris-PCz等，但不限于此；
HBL：具有电子传输特性，空穴阻挡特性三嗪类材料，如TPBI，BCP，但不局限于此；
ETL：具有电子传输特性的材料，如B3PYMP，但不局限于此；
RH：具有P型组分和N型组分的Premix材料，本发明的类型；
RD：具有高的发光效率的材料，如Ir(piq)3，但不局限于此。
器件的制备：
本发明器件实施例中所述有机电致发光器件制备过程如下：
将带有ITO的玻璃板在清洗剂中超声处理，在去离子水中冲洗，在丙酮-乙醇混合溶剂中超声除油，在洁净环境下烘烤至完全除去水份；
将ITO玻璃置于真空蒸镀设备中，依次蒸镀HIL、HTL、R prime、R-EML、HBL、ETL、EIL、阴极。
其中，各实施例及对比例中，P型材料、N型材料以及电子阻挡层材料R’的选择具体如下表3所示。需要说明的是，表中P型材料与N型材料的比例均是指摩尔比；表中RD后的数字为发光层中，掺杂材料的质量百分含量。
表3
Figure BDA0003323338130000081
Figure BDA0003323338130000091
上述实施例1中的红光主体材料(P:N)、掺杂材料RD的光致发光光谱以及掺杂材料RD的电荷跃迁吸收光谱如图1所示。
上述实施例2-4，对比例1中的红光主体材料(P:N)、掺杂材料RD的光致发光光谱以及掺杂材料RD的电荷跃迁吸收光谱分别如图2-5所示。
在固定的电流密度15mA/cm2下，测试上述各红光有机电致发光器件实施例及对比例制备得到的红光有机电致发光器件(R prime蒸镀80nm，R-EML蒸镀40nm)的IVL和寿命。
得到的结果如下表4所示。
表4
电压(V) Von Cd/A CIE x CIE y LT95(h)
实施例1 92％ 108％ 121％ 0.685 0.315 132％
实施例2 91％ 109％ 118％ 0.685 0.315 125％
实施例3 91％ 111％ 116％ 0.685 0.315 124％
实施例4 90％ 113％ 119％ 0.685 0.315 126％
实施例5 92％ 107％ 123％ 0.685 0.315 116％
实施例6 91％ 106％ 118％ 0.685 0.315 138％
实施例7 84％ 102％ 109％ 0.685 0.315 120％
实施例8 87％ 105％ 114％ 0.685 0.315 124％
实施例9 95％ 110％ 126％ 0.685 0.315 135％
实施例10 98％ 113％ 128％ 0.685 0.315 138％
实施例11 91％ 105％ 106％ 0.685 0.315 142％
实施例12 90％ 104％ 103％ 0.685 0.315 145％
比较例1 100％ 100％ 100％ 0.685 0.315 100％
比较例2 106％ 102％ 78％ 0.685 0.315 85％
注：以对比例1数据作为参比，设定其电压，效率和寿命数据为100％。
V@15mA/cm2；Von@1nit亮度对应电压。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (14)

1.一种红光有机电致发光组合物，其特征在于，包含
红光主体材料，由P型材料和N型材料混合形成，所述红光主体材料的光致发光光谱的峰值波长在500nm-600nm；其中，
在电或光的作用下，所述红光主体材料形成激基复合物，且所述激基复合物的单重激发态能量与三重激发态能量的差值小于0.3eV。
2.根据权利要求1所述的红光有机电致发光组合物，其特征在于，还包含掺杂在所述红光主体材料中的掺杂材料；所述掺杂材料选自金属铱配合物；
所述金属铱配合物的光致发光光谱的峰值波长在610nm-640nm，三重态电荷跃迁吸收峰波长在550nm-610nm，且金属铱配合物的光致发光光谱的峰值波长小于三重态电荷跃迁吸收峰波长，三重态电荷跃迁吸收峰波长与光致发光光谱的峰值波长差值小于100nm。
3.根据权利要求2所述的红光有机电致发光组合物，其特征在于，所述金属铱配合物的结构式如下式I所示：
Figure FDA0003323338120000011
其中，
Figure FDA0003323338120000012
均为双齿配体，且各自独立地选自取代或未取代的苯基异喹啉类配体、取代或未取代的乙酰丙酮辅助配体，且
Figure FDA0003323338120000013
中的至少两个选自取代或未取代的苯基异喹啉类配体。
4.根据权利要求3所述的红光有机电致发光组合物，其特征在于，所述取代或未取代的苯基异喹啉类配体的结构式如下式II所示，和/或所述取代或未取代的苯基异喹啉类配体的结构式如下式III所示：
Figure FDA0003323338120000014
其中，R1、R2、R3、R5和R6各自独立地选自氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊烷、异戊烷、新戊烷中的一种。
5.根据权利要求2所述的红光有机电致发光组合物，其特征在于，所述组合物中，掺杂材料的质量百分含量为1-10wt％。
6.根据权利要求2所述的红光有机电致发光组合物，其特征在于，所述组合物中，掺杂材料的质量百分含量为1-4wt％。
7.根据权利要求2所述的红光有机电致发光组合物，其特征在于，所述P型材料的HOMO能级为5.2eV-5.5eV，LUMO能级为2.1eV-2.5eV；
所述N型材料的HOMO能级为5.5eV-6.0eV，LUMO能级为2.5eV-3.0eV；
所述金属铱配合物的HOMO能级为4.8eV-5.2eV，LUMO能级为2.9eV-3.2eV。
8.根据权利要求7所述的红光有机电致发光组合物，其特征在于，所述N型材料的HOMO能级与P型材料的HOMO能级的差值为0.3eV-0.8eV，所述N型材料的LUMO能级与P型材料的LUMO能级的差值为0.2eV-0.6eV；
所述P型材料的HOMO能级与金属铱配合物的HOMO能级的差值为0.1eV-0.5eV，所述掺杂材料的LUMO能级与P型材料组分的LUMO能级的差值为0.1eV-0.5eV。
9.根据权利要求2所述的红光有机电致发光组合物，其特征在于，所述P型材料的T1能级为2.4-3.0eV，N型材料的T1能级为2.3-2.9eV，掺杂材料的T1能级为2.0-2.2eV。
10.根据权利要求1所述的红光有机电致发光组合物，其特征在于，所述P型材料的玻璃化温度为80-140℃，N型材料的玻璃化温度为80-140℃，且P型材料的玻璃化温度与N型材料的玻璃化温度的差值的绝对值在30℃以下。
11.根据权利要求1所述的红光有机电致发光组合物，其特征在于，所述P型材料与N型材料的摩尔比为3:7-7:3。
12.一种红光有机电致发光器件，其特征在于，包括发光层，所述发光层中包括如权利要求1-11任一项所述的有机电致发光组合物。
13.根据权利要求1所述的红光有机电致发光器件，其特征在于，还包括电子阻挡层，所述电子阻挡层材质的HOMO能级为5.2eV-5.6eV，LUMO能级为2.3eV-2.6eV；且
所述电子阻挡层材质的HOMO能级与P型材料的HOMO能级差值的绝对值为0eV-0.4eV；
所述电子阻挡层材质的T1能级为2.3eV-2.9eV。
14.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求12-13任一项所述的红光有机电致发光器件。
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