CN114242922A - 一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法、电致蓝光有机发光二极管 - Google Patents

一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法、电致蓝光有机发光二极管 Download PDF

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Abstract

本发明属于有机发光二极管技术领域，特别涉及一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法、电致蓝光有机发光二极管。一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法，所述电致蓝光有机发光二极管中，有机功能层的物质组成包括空穴传输材料、电子传输材料和扩散材料；所述空穴传输材料的最高占据分子轨道能级小于电子传输材料的最低未占据分子轨道能级，且空穴传输材料的最高占据分子轨道能级与电子传输材料的最低未占据分子轨道能级的差≥2.8eV；所述扩散材料的化学组成为双极性分子；所述双极性分子的三线态能量≥3.0eV，空穴迁移率和电子迁移率独立地≥1.0×105，光转换效率≥40％。

Description

一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法、电致蓝 光有机发光二极管
技术领域
本发明属于有机发光二极管技术领域，特别涉及一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法、电致蓝光有机发光二极管。
背景技术
有机发光二极管(OLED)属于一种电流型的有机发光器件，是通过载流子的注入和复合而致发光的现象，发光强度与注入的电流成正比。OLED在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层注入，迁移到发光层；当二者在发光层相遇时，产生能量激子，从而激发发光分子产生可见光。
激基复合物是指两种不同种类分子或原子作用较强，产生新能级的物质；激基复合物的产生是导致器件中光谱改变的最常见原因。激基复合物的发射光谱是由于发光材料的最高占有分子轨道(HOMO)能级和相邻膜层的最低空分子轨道(LUMO)，或者发光材料的LUMO能级与相邻膜层的HOMO能级，能级交叉跃迁的结果。这种由激基复合物分子组合成的激发态能级往往处于较低的位置，使得光谱红移。
对于激基复合物在OLED的运用，目前研究倾向于将其直接作为发光层制备荧光蓝光OLED或应用于在白光OLED中进行光色调节，且为了提高白光器件的光效，一般采用多发光层结构或叠层结构，但这种结构导致器件驱动电压偏大(倪婷,丁磊,王江南,等.基于激基复合物主体的高性能OLED器件.)，且易发生激子淬灭。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法，本发明提供的方法可以有效避免电致蓝光有机发光二极管发生激子堆积和激子淬灭，降低电致蓝光有机发光二极管的驱动电压，提高电致发蓝光效率。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法，所述电致蓝光有机发光二极管中，有机功能层的物质组成包括空穴传输材料、电子传输材料和扩散材料；
所述空穴传输材料的最高占据分子轨道能级小于电子传输材料的最低未占据分子轨道能级，且空穴传输材料的最高占据分子轨道能级与电子传输材料的最低未占据分子轨道能级的差≥2.8eV；
所述扩散材料的化学组成为双极性分子；所述双极性分子的三线态能量≥3.0eV，空穴迁移率和电子迁移率独立地≥1.0×105，光转换效率≥40％。
优选的，所述扩散材料的质量≥所述空穴传输材料和电子传输材料的总质量；
所述空穴传输材料与电子传输材料的质量比为(1～2)：(1～2)。
优选的，所述空穴传输材料包括N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯。
优选的，所述电子传输材料包括1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基、4,4'-二(9-咔唑)联苯或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯。
优选的，所述扩散材料包括1,3-二咔唑-9-基苯、三(4-咔唑-9-基苯基)胺或1,4-双[2-(9-乙基咔唑-3-基)乙烯基]苯。
本发明还提供了一种电致蓝光有机发光二极管，包括依次层叠的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、有机功能层、电子传输层、电子注入层和阴极；
所述有机功能层的物质组成包括空穴传输材料、电子传输材料和扩散材料；
所述空穴传输材料的最高占据分子轨道能级小于电子传输材料的最低未占据分子轨道能级，且空穴传输材料的最高占据分子轨道能级与电子传输材料的最低未占据分子轨道能级的差≥2.8eV；
所述扩散材料的化学组成为双极性分子；所述双极性分子的三线态能量≥3.0eV，空穴迁移率和电子迁移率独立地≥1.0×105，光转换效率≥40％。
优选的，所述扩散材料的质量≥所述空穴传输材料和电子传输材料的总质量；
所述空穴传输材料与电子传输材料的质量比为(1～2)：(1～2)。
优选的，所述空穴传输材料包括N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯。
优选的，所述电子传输材料包括1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基、4,4'-二(9-咔唑)联苯或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯。
优选的，所述扩散材料包括1,3-二咔唑-9-基苯、三(4-咔唑-9-基苯基)胺或1,4-双[2-(9-乙基咔唑-3-基)乙烯基]苯。
本发明提供了一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法，所述电致蓝光有机发光二极管中，有机功能层的物质组成包括空穴传输材料、电子传输材料和扩散材料；所述空穴传输材料的最高占据分子轨道能级小于电子传输材料的最低未占据分子轨道能级，且空穴传输材料的最高占据分子轨道能级与电子传输材料的最低未占据分子轨道能级的差≥2.8eV；所述扩散材料的化学组成为双极性分子；所述双极性分子的三线态能量≥3.0eV，空穴迁移率和电子迁移率独立地≥1.0×105，光转换效率≥40％。
在本发明中，所述空穴传输材料的最高占据分子轨道能级小于电子传输材料的最低未占据分子轨道能级，且空穴传输材料的最高占据分子轨道能级与电子传输材料的最低未占据分子轨道能级的差≥2.8eV时，会产生不利于载流子传输的势垒，导致载流子在空穴传输层材料与电子传输层材料之间的界面附近发生无势垒复合，进而产生激基复合物。图1为空穴传输材料与电子传输材料界面产生激基复合物的原理图。激基复合物是在电子给体和电子受体两种不同分子间形成的电荷转移状态。当光照或外加电场存在时，无论是在给、受体的界面处还是给、受体的混合分子中，由于两者存在较大的能量势垒，电子和空穴在界面处大量聚集，电子会从受体的最低未占据分子轨道跃迁到给体的最高占据分子轨道形成激基复合物发光。本发明将扩散材料掺入有机功能层，与空穴传输材料、电子传输材料形成三元体系，扩散材料可以有效分散激子浓度，提高载流子传输效率。电子和空穴在载流子复合区域内复合形成激子，绝大多数激子之间的距离大于激子的扩散距离，激子的堆积淬灭大大减少，减少电致蓝光有机发光二极管中由于载流子堆积引起的激子淬灭，提高了激子的利用率，降低了驱动电压，提高了电致蓝光有机发光二极管的发光效率。
实施例测试结果表明，本发明提供的方法可以有效降低电致蓝光有机发光二极管的驱动电压，提高发光效率。
附图说明
图1为空穴传输材料与电子传输材料界面产生激基复合物的原理图；
图2为扩散材料在有机功能层中含量过低时激子堆积淬灭示意图；
图3为扩散材料在有机功能层中含量适中时载流子传输示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法，所述电致蓝光有机发光二极管中，有机功能层的物质组成包括空穴传输材料、电子传输材料和扩散材料；
所述空穴传输材料的最高占据分子轨道能级小于电子传输材料的最低未占据分子轨道能级，且空穴传输材料的最高占据分子轨道能级与电子传输材料的最低未占据分子轨道能级的差≥2.8eV；
所述扩散材料的化学组成为双极性分子；所述双极性分子的三线态能量≥3.0eV，空穴迁移率和电子迁移率独立地≥1.0×105，光转换效率≥40％。
在本发明中，有机功能层的物质组成包括空穴传输材料、电子传输材料和扩散材料。
在本发明中，所述空穴传输材料的最高占据分子轨道能级小于电子传输材料的最低未占据分子轨道能级，且空穴传输材料的最高占据分子轨道能级与电子传输材料的最低未占据分子轨道能级的差≥2.8eV。
在本发明中，所述空穴传输材料优选包括N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(NPB)或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯(TPB)。
在本发明中，所述电子传输材料优选包括1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基(TPBi)、4,4'-二(9-咔唑)联苯(CPB)或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯(TPB)。
在本发明中，所述空穴传输材料与电子传输材料不同时为同一物质。
在本发明中，所述空穴传输材料与电子传输材料的质量比优选为(1～2)：(1～2)，更优选为1：2、1：1或2：1。
在本发明中，所述扩散材料的化学组成为双极性分子；所述双极性分子的三线态能量≥3.0eV，空穴迁移率和电子迁移率独立地≥1.0×105，光转换效率≥40％。
在本发明中，所述扩散材料优选包括1,3-二咔唑-9-基苯(mCP)、三(4-咔唑-9-基苯基)胺(TCTA)或1,4-双[2-(9-乙基咔唑-3-基)乙烯基]苯(BCzVB)。
在本发明中，所述扩散材料的质量优选≥所述空穴传输材料和电子传输材料的总质量。
图2为扩散材料在有机功能层中含量过低时激子堆积淬灭示意图，由图2，当扩散材料的掺杂比例较低时(如空穴传输材料、电子传输材料和扩散材料质量比为1：1：1时)，在该三元有机功能层中，空穴与电子密度较大，在其复合形成激子后，大量激子堆积，因此激子在尚未来得及释放光能前便由于堆积而淬灭，造成了大量能量的损失，进而降低了器件的性能。图3为扩散材料在有机功能层中含量适中时载流子传输示意图，由图3，随着扩散材料含量的增加，当其比例在一定区间内时，电子和空穴的密度适宜，在载流子复合区域内复合形成激子，绝大多数激子之间的距离大于激子的扩散距离，在这一条件下，激子的堆积淬灭大大减少，提高了激子的利用率，电致蓝光有机发光二极管器件的性能也在这一区间内得到显著提升，驱动电压低且发光效率高。
本发明优选将空穴传输材料、电子传输材料和扩散材料共混，将所得的混合物制备电致蓝光有机发光二极管的有机功能层。
本发明还提供了一种电致蓝光有机发光二极管，包括依次层叠的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、有机功能层、电子传输层、电子注入层和阴极；
所述有机功能层的物质组成包括空穴传输材料、电子传输材料和扩散材料；
所述空穴传输材料的最高占据分子轨道能级小于电子传输材料的最低未占据分子轨道能级，且空穴传输材料的最高占据分子轨道能级与电子传输材料的最低未占据分子轨道能级的差≥2.8eV；
所述扩散材料的化学组成为双极性分子；所述双极性分子的三线态能量≥3.0eV，空穴迁移率和电子迁移率独立地≥1.0×105，光转换效率≥40％。
在本发明中，所述基板优选包括玻璃基板或者柔性基板。在本发明中，所述柔性基板的材质优选包括聚氯乙烯。
在本发明中，所述阳极的材质优选为氧化铟锡(ITO)。在本发明中，阳极需要将空穴注入到OLED中，具有较高的功函数。
在本发明中，所述空穴注入层的化学组成优选包括2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲(HAT-CN)。在本发明中，所述空穴注入层降低从阳极注入空穴的势垒，使空穴能从阳极有效地注入到OLED器件中。
在本发明中，所述空穴传输层的化学组成优选包括包括N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯。
在本发明中，所述电致蓝光有机发光二极管的有机功能层为上述技术方案所述方法中的有机功能层，在此不再赘述。
在本发明中，所述电子传输层的化学组成优选包括1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基、4,4'-二(9-咔唑)联苯或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯。
在本发明中，所述电子注入层的化学组成优选包括8-羟基喹啉-锂(Liq)。在本发明中，所述电子注入层降低从阴极注入电子的势垒，使电子能从阴极有效地注入到OLED器件中。
在本发明中，所述阴极的材质优选包括Al或Ag。在本发明中，所述阴极采用低功函数的材料，不仅可以提高电子注入效率，还可以降低OLED工作时产生的焦耳热，提高器件的寿命。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法、电致蓝光有机发光二极管进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
电致蓝光有机发光二极管：
组成为：基板为玻璃基板；阳极为ITO；空穴注入层为HAT-CN，厚度为20nm；空穴传输层为NPB，厚度为20nm；有机功能层为NPB、TPBi和mCP按照质量比2：1：3的混合物，厚度为10nm；电子传输层为TPBi，厚度为30nm；电子注入层为Liq，厚度为1nm；阴极为Al。
实施例2
有机功能层为NPB、TPBi和mCP按照质量比1：1：3的混合物，其余技术手段与实施例1一致，得到电致蓝光有机发光二极管。
实施例3
有机功能层为NPB、TPBi和mCP按照质量比1：2：3的混合物，其余技术手段与实施例1一致，得到电致蓝光有机发光二极管。
对比例1
有机功能层为NPB、TPBi和mCP按照质量比4：1：3的混合物，其余技术手段与实施例1一致，得到电致蓝光有机发光二极管。
对比例2
有机功能层为NPB、TPBi和mCP按照质量比1：4：3的混合物，其余技术手段与实施例1一致，得到电致蓝光有机发光二极管。
经测试，实施例1～3和对比例1～2所得电致蓝光有机发光二极管的性能见表1。
表1实施例1～3和对比例1～2的发光性能
Figure BDA0003421420190000071
Figure BDA0003421420190000081
由表1可见，本发明提供的电致蓝光有机发光二极管发光峰值波长为446nm，为电致蓝光；1cd/m2时的驱动电压为2.8～3.2V，驱动电压低；最大亮度为1744～4528cd/m2，亮度高；最大电流效率为1.93～3.09cd/A，最大外量子效率为4.28～6.96％，电流效率和外量子效率高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种降低电致蓝光有机发光二极管驱动电压的方法，所述电致蓝光有机发光二极管中，有机功能层的物质组成包括空穴传输材料、电子传输材料和扩散材料；
所述空穴传输材料的最高占据分子轨道能级小于电子传输材料的最低未占据分子轨道能级，且空穴传输材料的最高占据分子轨道能级与电子传输材料的最低未占据分子轨道能级的差≥2.8eV；
所述扩散材料的化学组成为双极性分子；所述双极性分子的三线态能量≥3.0eV，空穴迁移率和电子迁移率独立地≥1.0×105，光转换效率≥40％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扩散材料的质量≥所述空穴传输材料和电子传输材料的总质量；
所述空穴传输材料与电子传输材料的质量比为(1～2)：(1～2)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述空穴传输材料包括N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电子传输材料包括1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基、4,4'-二(9-咔唑)联苯或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扩散材料包括1,3-二咔唑-9-基苯、三(4-咔唑-9-基苯基)胺或1,4-双[2-(9-乙基咔唑-3-基)乙烯基]苯。
6.一种电致蓝光有机发光二极管，包括依次层叠的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、有机功能层、电子传输层、电子注入层和阴极，其特征在于，所述有机功能层的物质组成包括空穴传输材料、电子传输材料和扩散材料；
所述空穴传输材料的最高占据分子轨道能级小于电子传输材料的最低未占据分子轨道能级，且空穴传输材料的最高占据分子轨道能级与电子传输材料的最低未占据分子轨道能级的差≥2.8eV；
所述扩散材料的化学组成为双极性分子；所述双极性分子的三线态能量≥3.0eV，空穴迁移率和电子迁移率独立地≥1.0×105，光转换效率≥40％。
7.根据权利要求6所述的电致蓝光有机发光二极管，其特征在于，所述扩散材料的质量≥所述空穴传输材料和电子传输材料的总质量；
所述空穴传输材料与电子传输材料的质量比为(1～2)：(1～2)。
8.根据权利要求6所述的电致蓝光有机发光二极管，其特征在于，所述空穴传输材料包括N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯。
9.根据权利要求6所述的电致蓝光有机发光二极管，其特征在于，所述电子传输材料包括1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基、4,4'-二(9-咔唑)联苯或1,1,4,4-四苯基-1,3-丁二烯。
10.根据权利要求6所述的电致蓝光有机发光二极管，其特征在于，所述扩散材料包括1,3-二咔唑-9-基苯、三(4-咔唑-9-基苯基)胺或1,4-双[2-(9-乙基咔唑-3-基)乙烯基]苯。
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