CN117501828A - 有机发光器件、显示装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种有机发光器件和显示装置。有机发光器件包括发光层(500)，包括第一主体材料、第二主体材料、至少一种辅助材料和至少一种掺杂材料；第一主体材料与第二主体材料形成第一复合传输材料；辅助材料与第二主体材料形成第二复合传输材料；S1(A)>S1(CH)>S1(C)；T1(A)>T1(CH)>T1(C)；S1(A)为主体材料的最低单重态能量，S1(CH)为复合传输材料的最低单重态能量，S1(C)为掺杂材料的最低单重态能量；T1(A)为主体材料的最低三重态能量，T1(CH)为复合传输材料的最低三重态能量，T1(C)为掺杂材料的最低三重态能量。有助于抑制德克斯特能量转移，减少能量损失，进而提升器件效率。
Description
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种有机发光器件和显示装置。
有机电致发光器件(Organic Light Emitting Device，简称OLED)为主动发光器件，具有发光、超薄、广视角、高亮度、高对比度、较低耗电、极高反应速度等优点，已逐渐成为极具发展前景的下一代显示技术。一种OLED包括阳极、阴极以及设置在阳极和阴极之间的有机发光层，其发光原理是将空穴、电子分别由阳极、阴极注入至发光层，当电子和空穴在发光层中相遇时，电子和空穴在发光层复合从而产生激子(exciton)，在从激发态转变为基态的同时，这些激子发光。
目前，OLED通常采用磷光材料作为发光材料。由于磷光材料中含有贵重金属原子，材料成本高，且存在污染风险，因而不利于实现低成本的显示应用。相关技术提出了使用具有热活化延迟荧光(Thermal active delay fluorescent，简称TADF)特性的纯有机发光材料的方案，但相关结构存在三重态激子湮灭等问题。
所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种有机发光器件和显示装置，有效抑制德氏(Dexter)能量转移，减少能量损失，进而提升器件效率。
为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：
根据本公开的第一个方面，提供一种有机发光器件，包括发光层，所述发光层包括第一主体材料、第二主体材料、至少一种辅助材料和至少一种掺杂材料；
所述第一主体材料与所述第二主体材料形成第一复合传输材料；所 述辅助材料与所述第二主体材料形成第二复合传输材料；
所述第一主体材料、所述第二主体材料、所述第一复合传输材料、所述第二复合传输材料和所述掺杂材料满足，
S1(A)>S1(CH)>S1(C)；
T1(A)>T1(CH)>T1(C)；
其中，S1(A)为所述第一主体材料或所述第二主体材料的最低单重态能量，S1(CH)为所述第一复合传输材料或所述第二复合传输材料的最低单重态能量，S1(C)为所述掺杂材料的最低单重态能量；
T1(A)为所述第一主体材料或所述第二主体材料的最低三重态能量，T1(CH)为所述第一复合传输材料或所述第二复合传输材料的最低三重态能量，T1(C)为所述掺杂材料的最低三重态能量。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一主体材料、所述第二主体材料、第一复合传输材料、第二复合传输材料和所述辅助材料满足，
S1(A)>S1(CH1)>S1(CH2)，S1(A)>S1(B)>S1(CH2)；
T1(A)>T1(CH1)>T1(CH2)，T1(A)>T1(B)>T1(CH2)；
其中，S1(CH1)为所述第一复合传输材料的最低单重态能量；S1(CH2)为所述第二复合传输材料的最低单重态能量；
S1(B)为所述辅助材料的最低三重态能量；T1(B)为所述辅助材料的最低三重态能量；
T1(CH1)为所述第一复合传输材料的最低三重态能量；T1(CH2)为所述第二复合传输材料的最低三重态能量。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一主体材料、所述第二主体材料和所述辅助材料满足，
|HOMO(A2)-LUMO(A1)|≥3.5eV，|HOMO(A1)-LUMO(A2)|≤3eV，|HOMO(B)-LUMO(A2)|≥2.3eV；
其中，HOMO(A1)为所述第一主体材料的最高占据分子轨道HOMO能级，LUMO(A1)为所述第一主体材料的最低未占据分子轨道LUMO能级；
HOMO(A2)为所述第二主体材料的最高占据分子轨道HOMO能级，LUMO(A2)为所述第二主体材料的最低未占据分子轨道LUMO能级；
HOMO(B)为所述辅助材料的最高占据分子轨道HOMO能级， LUMO(B)为所述辅助材料的最低未占据分子轨道LUMO能级。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一主体材料、所述第二主体材料和所述辅助材料满足，
|HOMO(A1)|>|HOMO(B)|≥5.6eV；
|LUMO(B)|>|LUMO(A2)|≥1eV。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一主体材料和所述辅助材料为空穴型材料，所述第二主体材料为电子型材料；
所述第一主体材料的空穴迁移率高于所述辅助材料的空穴迁移率。
在本公开的一种示例性实施例中，所述辅助材料的空穴迁移率和电子迁移率的差值不超过两个数量级
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一复合传输材料、所述第二复合传输材料满足，
ΔE
ST(CH)≤0.3eV；
其中，ΔE
ST(CH)为所述第一复合传输材料的最低单重态能量与所述第一复合传输材料的最低三重态能量的能级之差，或为所述第二复合传输材料的最低单重态能量与所述第二复合传输材料的最低三重态能量的能级之差。
在本公开的一种示例性实施例中，所述辅助材料为延迟荧光材料，所述辅助材料满足，
ΔE
ST(B)≤0.3eV；
其中，ΔE
ST(B)为所述辅助材料的最低单重态能量与所述辅助材料的最低三重态能量的能级之差。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二复合传输材料的发射光谱与所述掺杂材料的吸收光谱具有重叠，该重叠面积与所述第二复合材料的发射光谱的面积之比为a，a≥30％；
所述辅助材料的发射光谱与所述掺杂材料的吸收光谱具有重叠，该重叠面积与所述辅助材料的发射光谱的面积之比为b，b≥30％。
在本公开的一种示例性实施例中，所述至少一种辅助材料包括第一辅助材料和第二辅助材料；
第二复合传输材料包括第一子复合传输材料和第二子复合传输材料；
所述第一辅助材料和所述第二主体材料形成所述第一子复合传输材料，所述第二辅助材料和所述第二主体材料形成所述第二子复合传输材料；
所述第二辅助材料、第二子复合传输材料满足，
S1(B2)>S1(CH22)；
T1(B2)>T1(CH22)；
其中，S1(B2)为所述第二辅助材料的最低三重态能量；T1(B2)为所述第二辅助材料的最低三重态能量；
S1(CH22)为所述第二子复合传输材料的最低三重态能量；T1(CH22)为所述第二子复合传输材料的最低三重态能量。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一复合传输材料、所述第一辅助材料、所述第二辅助材料、所述第一子复合传输材料和所述第二子复合传输材料满足，
S1(CH1)>S1(B2)>S1(B1)>S1(CH21)>S1(CH22)；
T1(CH1)>T1(B2)>T1(B1)>T1(CH21)>T1(CH22)；
其中，S1(CH1)为所述第一复合传输材料的最低单重态能量；S1(CH2)为所述第二复合传输材料的最低单重态能量；
S1(B1)为所述第二辅助材料的最低三重态能量；T1(B1)为所述第二辅助材料的最低三重态能量；
S1(CH21)为所述第一子复合传输材料的最低三重态能量；T1(CH21)为所述第一子复合传输材料的最低三重态能量。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一辅助材料和所述第二辅助材料满足，
|HOMO(B2)|-|HOMO(B1)|≤0.5eV；
其中，HOMO(B1)为所述第一辅助材料的最高占据分子轨道HOMO能级，HOMO(B2)为所述第二辅助材料的最高占据分子轨道HOMO能级。
在本公开的一种示例性实施例中，所述掺杂材料选自含硼元素和氮元素的荧光材料。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一主体材料选自含有咔唑基团、螺芴基团、联苯基团、吖啶基团中一种或多种基团的空穴型材料。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二主体材料选自含有氰基团、 吡啶基团、嘧啶基团、三嗪基团、磷氧基团中一种或多种基团的电子型材料。
在本公开的一种示例性实施例中，所述辅助材料选自含有给电子基团和吸电子基团的材料，所述给电子基团选自咔唑基团、吩恶嗪基团、吖啶基团、芴基团、二苯并噻吩基团、二苯并呋喃基团中的一种或多种，所述吸电子基团选自氰基团、三嗪基团、磷氧基团中的一种或多种。
在本公开的一种示例性实施例中，所述有机发光器件还包括阴极和阳极，所述发光层设于所述阳极和所述阴极之间；
所述发光层包括第一发光层和第二发光层，所述第二发光层设于所述第一发光层远离所述阳极的一侧；
所述第一发光层包含所述第一主体材料，所述第二发光层包含所述第二主体材料；
所述第一发光层和所述第二发光层中至少一者包含所述辅助材料；
所述第一发光层和所述第二发光层中至少一者包含所述掺杂材料。
在本公开的一种示例性实施例中，所述有机发光器件还包括阴极和阳极，所述发光层设于所述阳极和所述阴极之间；
所述发光层包括第一发光层和第二发光层，所述第二发光层设于所述第一发光层远离所述阳极的一侧；
所述第一发光层包含所述第一主体材料和所述第一辅助材料，所述第二发光层包含所述第二主体材料和所述第二辅助材料；
所述第一发光层和所述第二发光层中至少一者包含所述掺杂材料。
根据本公开的第二个方面，提供一种显示装置，包括如第一方面所述的有机发光器件。
本公开提供的有机发光器件，第一主体材料与第二主体材料形成第一复合传输材料，辅助材料与第二主体材料形成第二复合传输材料，第一复合传输材料和第二复合传输材料均有助于分散激子，抑制三重态激子的非辐射跃迁，减少三重态猝灭对材料造成的劣化，提升材料稳定性，并通过福斯特(Forster)能量转移至掺杂材料，进行辐射跃迁发光，有效抑制德氏(Dexter)能量转移，减少能量损失，进而提升器件效率。
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是本公开示例性实施例中有机发光器件结构示意图；
图2是本公开示例性实施例中发光层结构示意图；
图3是本公开另一示例性实施例中发光层结构示意图；
图4是本公开另一示例性实施例中发光层又一结构示意图；
图5是本公开示例性实施例中能量传输结构示意图；
图6是本公开示例性实施例中A1-2、A2-7发射吸收光谱图；
图7是本公开示例性实施例中B-3、A2-7发射吸收光谱图；
图8是本公开示例性实施例中B-5、A2-7发射光谱图。
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。
在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。
当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
TADF材料是继有机荧光材料和有机磷光材料之后发展的第三代有机发光材料，近年来获得较快发展，是具有较好应用潜力的有机发光二极管技术。TADF材料具有较小的单重态-三重态能级差(△EST)，三重态激子可以通过反系间窜越(Reverse Intersystem Crossing，简称RISC)转变成单重态激子发光，利用电激发下形成的单重态激子和三重态激子，器件的内量子效率可以达到100％，材料结构可控，性质稳定，价格便宜无需贵重金属，具有良好的应用前景。虽然理论上TADF材料可以实现100％的激子利用率，但现有单层发光层或双层发光层结构存在非辐射衰减严重和三重态激子湮灭等问题。
如图1至图3所示，本公开实施方式中提供一种有机发光器件，包括发光层500，发光层500包括第一主体材料、第二主体材料、至少一种辅助材料和至少一种掺杂材料；第一主体材料与第二主体材料形成第一复合传输材料；辅助材料与第二主体材料形成第二复合传输材料；第一主体材料、第二主体材料、第一复合传输材料、第二复合传输材料和掺杂材料满足，
S1(A)>S1(CH)>S1(C)；
T1(A)>T1(CH)>T1(C)；
其中，S1(A)为第一主体材料或第二主体材料的最低单重态能量，S1(CH)为第一复合传输材料或第二复合传输材料的最低单重态能量，S1(C)为掺杂材料的最低单重态能量；T1(A)为第一主体材料或第二主体材料的最低三重态能量，T1(CH)为第一复合传输材料或第二复合传输材料的最低三重态能量，T1(C)为掺杂材料的最低三重态能量。
本公开提供的有机发光器件，第一主体材料与第二主体材料形成第一复合传输材料，辅助材料与第二主体材料形成第二复合传输材料，第一复合传输材料和第二复合传输材料均有助于分散激子，抑制三重态激子的非辐射跃迁，减少三重态猝灭对材料造成的劣化，提升材料稳定性，并通过 福斯特(Forster)能量转移至掺杂材料，进行辐射跃迁发光，有效抑制德氏(Dexter)能量转移，减少能量损失，进而提升器件效率。
下面结合附图对本公开实施方式提供的有机发光器件的各部件进行详细说明：
如图1所示，本公开提供的有机发光器件包括阳极100、阴极900和发光层600，发光层500设置在阳极100和阴极900之间。发光层500包括第一主体材料、第二主体材料、至少一种辅助材料和至少一种掺杂材料。在本公开一些实施例中，有机发光器件还包括空穴注入层(HIL)200、空穴传输层(HTL)300、第一激子阻挡层(EBL)400、第二激子阻挡层(HBL)600、电子传输层(ETL)700和电子注入层(EIL)800。空穴注入层200(HIL)、空穴传输层(HTL)300和第一激子阻挡层(EBL)400位于阳极100和发光层500之间，第二激子阻挡层(HBL)600、电子传输层(ETL)700和电子注入层(EIL)800位于发光层500和阴极900之间。空穴注入层200用于降低从阳极注入空穴的势垒，使空穴能从阳极100有效注入到发光层500中，提高空穴注入效率。空穴传输层300用于为实现注入空穴定向有序的可控迁移。第一激子阻挡层400用于对电子或激子形成迁移势垒，阻止电子或激子从发光层500中迁移出来。发光层500用于使电子和空穴复合形成激子而发出光线。第二激子阻挡层600用于对空穴或激子形成迁移势垒，阻止空穴或激子从发光层500中迁移出来。电子传输层700用于实现注入电子定向有序的可控迁移。电子注入层800用于降低从阴极注入电子的势垒，使电子能从阴极900有效地注入到发光层500中。
在示例性实施例中，阳极100可以采用具有高功函数的材料。对于底发射型OLED，阳极100可以采用透明氧化物材料，如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等，阳极的厚度可以约为80nm至200nm。对于顶发射型OLED，阳极100可以采用金属和透明氧化物的复合结构，如Ag/ITO或Ag/IZO等，阳极100中金属层的厚度可以约为80nm至100nm，阳极100中透明氧化物的厚度可以约为5nm至20nm，使阳极100在可见光区的平均反射率约为85％～95％。
在示例性实施例中，对于顶发射型OLED，阴极900可以采用金属材料，通过蒸镀工艺形成，金属材料可以采用镁(Mg)、银(Ag)或铝(Al)，或 者采用合金材料，如Mg：Ag的合金，Mg：Ag比例约为3:7至1:9，阴极900的厚度可以约为10nm至20nm，使阴极900在波长530nm处的平均透过率约为50％～60％。对于底发射型OLED，阴极900可以采用镁(Mg)、银(Ag)、铝(Al)或Mg:Ag的合金，阴极900的厚度可以约大于80nm，使阴极900具有良好的反射率。
在示例性实施例中，空穴注入层200可以采用单一材料，如4-异丙基-4’-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸盐和/或二吡嗪并[2,3-f:2’,3’-h]喹喔啉-2,3,6,7,10,11-六甲腈(HAT-CN)，CuPc等材料，或者可以采用掺杂材料，如对空穴传输材料进行p型掺杂，p掺杂比例约为0.5％至10％，如N,N’-二(萘-1-基)-N,N’-二苯基-联苯胺(NPB)：2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌(F4-TCNQ)，4,4’-亚环己基双[N,N-双(4-甲基苯基)苯胺](TAPC)：MnO
3等。空穴注入层200的厚度可以约为5nm至20nm。
在示例性实施例中，空穴传输层300可以采用空穴迁移率较高的材料，如咔唑类、甲基芴、螺芴、二苯并噻吩或呋喃等材料，通过蒸镀工艺形成，空穴传输层300的厚度可以约为100nm至140nm。
在示例性实施例中，第一激子阻挡层400的厚度可以约为1nm至10nm，配置为传递空穴、阻挡电子以及阻挡发光层内产生的激子。
在示例性实施例中，第二激子阻挡层600的厚度约为2nm至10nm，配置为阻挡空穴以及阻挡发光层内产生的激子。
在示例性实施例中，电子传输层700可以采用噻吩类、咪唑类或吖嗪类衍生物等，通过与喹啉锂共混的方式制备，喹啉锂的比例约为30％至70％，电子传输层700的厚度可以约为20nm至70nm。
在示例性实施方式中，电子注入层800可以采用氟化锂(LiF)、8-羟基喹啉锂(LiQ)、镱(Yb)或钙(Ca)等材料，通过蒸镀工艺形成，电子注入层800的厚度可以约为0.5nm至2nm。
如图2至图4所示，发光层600包括第一主体材料、第一主体材料、至少一种辅助材料和至少一种掺杂材料。第一主体材料和第二主体材料形成第一复合传输材料，辅助材料和第二主体材料形成第二复合传输材料，第一复合传输材料、第二复合传输材料和辅助材料可用于分散激子或传输激子能量至掺杂材料，以使掺杂材料发光。
第一主体材料、第二主体材料、第一复合传输材料、第二复合传输材料和掺杂材料满足，
S1(A)>S1(CH)>S1(C)；
T1(A)>T1(CH)>T1(C)；
其中，S1(A)为第一主体材料或第二主体材料的最低单重态能量，S1(CH)为第一复合传输材料或第二复合传输材料的最低单重态能量，S1(C)为掺杂材料的最低单重态能量；
T1(A)为第一主体材料或第二主体材料的最低三重态能量，T1(CH)为第一复合传输材料或第二复合传输材料的最低三重态能量，T1(C)为掺杂材料的最低三重态能量。
本公开中，第一复合传输材料、第二复合传输材料和辅助材料上都有机会产生激子，从而将激子分散，避免激子在某一特定的材料上浓度过大，从而减少由于激子在某个位置浓度过高而导致三重态激子的猝灭，提升器件的发光效率。此外，第一复合传输材料和第二复合传输材料的最低单重态能量和最低三重态能量，低于第一主体材料和第二主体材料的最低单重态能量和最低三重态能量，并高于掺杂材料的最低单重态能量和最低三重态能量，使激子能量可通过多种途径传递至掺杂材料，进行辐射跃迁发光，提升器件效率。
在本公开一些实施例中，第一主体材料、第二主体材料、第一复合传输材料、第二复合传输材料和辅助材料满足，
S1(A)>S1(CH1)>S1(CH2)，S1(A)>S1(B)>S1(CH2)；
T1(A)>T1(CH1)>T1(CH2)，T1(A)>T1(B)>T1(CH2)；
其中，S1(CH1)为第一复合传输材料的最低单重态能量；S1(CH2)为第二复合传输材料的最低单重态能量；
S1(B)为辅助材料的最低三重态能量；T1(B)为辅助材料的最低三重态能量；
T1(CH1)为第一复合传输材料的最低三重态能量；T1(CH2)为第二复合传输材料的最低三重态能量。
在该实施例中，激子能量可通过多级传递或多个途径传递至掺杂材料。举例而言，由于S1(A)>S1(CH1)>S1(CH2)，S1(A)>S1(B)>S1 (CH2)；T1(A)T1(CH1)>T1(CH2)，T1(A)T1(B)>T1(CH2)；激子能量可经第一复合传输材料传输至辅助材料，辅助材料可作为材料将激子能量传输至第二复合传输材料，随后再传递至掺杂材料；或经由第一复合传输材料传递至第二复合传输材料，随后再传递至掺杂材料；或经由第一复合传输材料直接传递至掺杂材料。多种途径传递，不仅实现了激子复合中心和发光中心的分离，并使整个器件内的激子能量较为分散，减少三重态猝灭以及三重态猝灭对材料的劣化，提升材料的稳定性和器件的效率。此外，主体材料的最低单重态能量或最低三重态能量较高，从而将激子限制在复合传输材料或辅助材料中，减少激子的回流，避免发光效率下降。
在本公开一些实施例中，λpeak(CH1)<λpeak(CH2)，λpeak(B)<λpeak(CH2)；
其中，λpeak(CH1)为第一复合传输材料的最强发射峰的波长，λpeak(CH2)为第二复合传输材料的最强发射峰的波长；λpeak(B)为辅助材料的最强发射峰的波长。
在本公开一些实施例中，第一主体材料、第二主体材料和辅助材料满足，
|HOMO(A2)-LUMO(A1)|≥3.5eV，|HOMO(A1)-LUMO(A2)|≤3eV，|HOMO(B)-LUMO(A2)|≥2.3eV；
其中，HOMO(A1)为第一主体材料的最高占据分子轨道HOMO能级，LUMO(A1)为第一主体材料的最低未占据分子轨道LUMO能级；HOMO(A2)为第二主体材料的最高占据分子轨道HOMO能级，LUMO(A2)为第二主体材料的最低未占据分子轨道LUMO能级；HOMO(B)为辅助材料的最高占据分子轨道HOMO能级，LUMO(B)为辅助材料的最低未占据分子轨道LUMO能级。
在该实施例中，满足上述能级范围内的材料，有助于第一主体材料和第二主体材料形成第一复合传输材料，辅助材料与第二主体材料形成第二复合传输材料。
进一步地，在一些实施例中，|HOMO(A1)|>|HOMO(B)|≥5.6eV；
|LUMO(B)|>|LUMO(A2)|≥1eV。
在本公开一些实施例中，第一主体材料和辅助材料为空穴型材料，第二主体材料为电子型材料。第一主体材料的空穴迁移率高于辅助材料的空穴迁移率，以保证发光层中空穴的浓度。
在本公开一些实施例中，辅助材料的空穴迁移率和电子迁移率的差值不超过两个数量级。当辅助材料的空穴迁移率大于电子迁移率时，空穴迁移率与电子迁移率的差值可以为m、m×10
1、或m×10
2，其中，m可以为大于0，小于10的任意数值。
在本公开一些实施例中，第一主体材料选自含有咔唑基团、螺芴基团、联苯基团、吖啶基团中一种或多种基团的空穴型材料。
咔唑基团可以是由咔唑
失去一个氢原子形成的咔唑基，或失去两个氢原子形成的亚咔唑基，或失去更多个氢原子形成的连接基团，具体本公开不做限定；
螺芴基团可以是由螺芴
失去一个氢原子形成的螺芴基，或失去两个氢原子形成的亚螺芴基，或失去更多个氢原子形成的连接基团，具体本公开不做限定；
联苯基团可以是由联苯
失去一个氢原子形成的联苯基，或失去两个氢原子形成的亚联苯基，或失去更多个氢原子形成的连接基团，具体本公开不做限定；
吖啶基团可以是由吖啶
失去一个氢原子形成的吖啶基，或失去两个氢原子形成的亚吖啶基，或失去更多个氢原子形成的连接基团，具体本公开不做限定。
此外，本公开中，第一主体材料也可以是包含其他基团的空穴型材料，其所包含的基团本公开不做特殊限定。
在本公开一些实施例中，第一主体材料选自如下化合物所组成的组：
在本公开一些实施例中，第二主体选自含有氰基团、吡啶基团、嘧啶基团、三嗪基团、磷氧基团中一种或多种基团的电子型材料。
本公开中，氰基团可以是氰基(-CN)；
吡啶基团可以是由吡啶
失去一个氢原子形成的吡啶基，或失去两个氢原子形成的亚吡啶基，或失去更多个氢原子形成的连接基团，具体本公开不做限定；
嘧啶可以是由嘧啶
失去一个氢原子形成的嘧啶基，或失去两个氢原子形成的亚嘧啶基，或失去更多个氢原子形成的连接基团，具体本公开不做限定；
三嗪基团可以是由三嗪
失去一个氢原子形成的三嗪基，或失去两个氢原子形成的亚三嗪基，或失去更多个氢原子形成的连接基团，具体本公开不做限定。
此外，本公开中，第二主体材料也可以是包含其他基团的电子型材料，其所包含的基团本公开不做特殊限定。
在本公开一些实施例中，第二主体材料选自如下结构所组成的组：
在本公开一些实施例中，第一复合传输材料、第二复合传输材料满足，
ΔE
ST(CH)≤0.3eV；
其中，ΔE
ST(CH)为第一复合传输材料的最低单重态能量与第一复合传输材料的最低三重态能量的能级之差，或为第二复合传输材料的最低单重态能量与第二复合传输材料的最低三重态能量的能级之差。
优选地，ΔE
ST(CH)≤0.2eV。
在本公开一些实施例中，辅助材料为延迟荧光材料，辅助材料满足，
ΔE
ST(B)≤0.3eV；
其中，ΔE
ST(B)为辅助材料的最低单重态能量与辅助材料的最低三重态能量的能级之差。
优选地，ΔE
ST(B)≤0.15eV。
如图5所示，基态受激发时形成的激子分为两类，一类为单重态激子，另一类为三重态激子，根据自旋统计规则，单重态激子和三重态激子产生的比例为25％:75％。本公开中第一复合传输材料、第二复合传输材料的能极差较小，具备一定的热活化延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence.TADF)性能，第一复合传输材料和第二复合传输材料的部分三重态能量可以通过反向系间蹿跃(RISC)回到单重态能量，进而通过福氏能量传递(Foster Resonance Energy Transfer,简称FET)方式传递给掺杂材料。其中，第一复合传输材料还可传递给第一辅助材料或第二复合传输材料。辅助材料为延迟荧光材料，其三重态能量也可以通过反向系间窜越过 程回到单重态能量，进而将能量传递给第二复合传输材料或掺杂材料。这样，反向系间蹿跃过程可以几乎将全部能量经由单重态通过福氏能量转移到下一级能量传输材料或掺杂材料，掺杂材料能够同时利用单重态激子和从三重态跃迁至自身单重态的激子进行发光。在整个发光过程中，三重态与三重态之间的德氏(Dexter)能量传递很大程度上被抑制，减少了能量损失，提升了器件性能。
在本公开一些实施例中，第二复合传输材料的发射光谱与掺杂材料的吸收光谱具有重叠，该重叠面积与第二复合材料的发射光谱的面积之比为a，a≥30％；优选地，a≥50％，如60％或70％等。
所述辅助材料的发射光谱与所述掺杂材料的吸收光谱具有重叠，该重叠面积与所述辅助材料的发射光谱的面积之比为b，b≥30％，优选地，b≥50％，如60％或70％等。
在本公开一些实施例中，第一复合传输材料的发射光谱与掺杂材料的吸收光谱具有重叠，该重叠面积与第一复合材料的发射光谱的面积之比为c，c≥20％；
进一步地，c＜b＜a，以防止激子回流，保证能量的逐级传递。
第二复合传输材料或辅助材料的发射光谱与掺杂材料的吸收光谱的重叠面积越大，能量转移越充分，掺杂材料发光更充分，并减少第二复合传输材料或辅助材料上的能量猝灭，提高激子利用率，提升效率，改善器件寿命。本公开通过设置第二复合传输材料或辅助材料的发射光谱与掺杂材料的吸收光谱的重叠面积，大于或等于第二复合传输材料或辅助材料的发射光谱的30％，优选50％，可提高器件的发光效率，改善器件的寿命。
如图3和图4所示，在本公开一些实施例中，发光层包含两种辅助材料，即至少一种辅助材料包括第一辅助材料和第二辅助材料；
第二复合传输材料包括第一子复合传输材料和第二子复合传输材料；
第一辅助材料和第二主体材料形成第一子复合传输材料，第二辅助材料和第二主体材料形成第二子复合传输材料；
第二辅助材料、第二子复合传输材料满足，
S1(B2)>S1(CH22)；T1(B2)>T1(CH22)；
其中，S1(B2)为第二辅助材料的最低三重态能量；T1(B2)为第 二辅助材料的最低三重态能量；
S1(CH22)为第二子复合传输材料的最低三重态能量；T1(CH22)为第二子复合传输材料的最低三重态能量。
在该实施例中，激子能量可通过更多个途径传输至掺杂材料，在一定程度上可进一步分散激子能量传递，缓解材料的劣化。
在本公开一些实施例中，第一复合传输材料、第一辅助材料、第二辅助材料、第一子复合传输材料和第二子复合传输材料满足，
S1(CH1)>S1(B2)>S1(B1)>S1(CH21)>S1(CH22)；
T1(CH1)>T1(B2)>T1(B1)>T1(CH21)>T1(CH22)；
其中，S1(CH1)为第一复合传输材料的最低单重态能量；S1(CH2)为第二复合传输材料的最低单重态能量；
S1(B1)为第二辅助材料的最低三重态能量；T1(B1)为第二辅助材料的最低三重态能量；
S1(CH21)为第一子复合传输材料的最低三重态能量；T1(CH21)为第一子复合传输材料的最低三重态能量。
在本公开一些实施例中，λpeak(B2)<λpeak(CH22)；
其中，λpeak(B2)为第二辅助材料的最强发射峰的波长，λpeak(CH22)为第二子复合传输材料的最强发射峰的波长。
在本公开一些实施例中，第一辅助材料和第二辅助材料满足，
|HOMO(B2)|-|HOMO(B1)|≤0.5eV；
优选地，|HOMO(B2)|-|HOMO(B1)|≤0.2eV；
其中，HOMO(B1)为第一辅助材料的最高占据分子轨道HOMO能级，HOMO(B2)为第二辅助材料的最高占据分子轨道HOMO能级。
在本公开一些实施例中，辅助材料选自含有给电子基团和吸电子基团的材料，给电子基团选自咔唑基团、吩恶嗪基团、吖啶基团、芴基团、二苯并噻吩基团、二苯并呋喃基团中的一种或多种，吸电子基团选自氰基团、三嗪基团、磷氧基团中的一种或多种。
本公开中，吩恶嗪基团由吩恶嗪
失去一个氢原子形成的吩恶嗪基，或失去两个氢原子形成的亚吩恶嗪基，或失去更多个氢原子形 成的连接基团，具体本公开不做限定。
本公开中，二苯并噻吩基团由二苯并噻吩基团
失去一个氢原子形成的二苯并噻吩基，或失去两个氢原子形成的亚二苯并噻吩基，或失去更多个氢原子形成的连接基团，具体本公开不做限定。
本公开中，二苯并呋喃基团由二苯并呋喃
失去一个氢原子形成的二苯并呋喃基，或失去两个氢原子形成的亚二苯并呋喃基，或失去更多个氢原子形成的连接基团，具体本公开不做限定。
在本公开一些实施例中，辅助材料选自如下结构所组成的组：
在本公开一些实施例中，发光层包含两种掺杂材料，即至少一种掺杂材料包括第一掺杂材料和第二掺杂材料。
在本公开一些实施例中，掺杂材料选自含硼元素和氮元素的荧光材料。掺杂材料的荧光量子产率PLQY>80％，在发光层中掺杂比例不大于2％，优选掺杂比例小于1％。掺杂比例是指掺杂材料占主体材料、辅助材料和掺杂材料三者总和的比例。
具体地，掺杂材料至少含有一个氮原子，且硼进行三配位或四配位。
在一些实施例中，掺杂材料选自如下结构所组成的组：
如图1至图4所示，在本公开一些实施例中，发光层500包括第一发光层510和第二发光层520，第二发光层520设于第一发光层510远离阳极100的一侧；第一发光层510包含第一主体材料，第二发光层520包含第二主体材料；第一发光层510和第二发光层520中至少一者包含辅助材料；第一发光层510和第二发光层520中至少一者包含掺杂材料。
在本公开另一实施例中，发光层500包括第一发光层510和第二发光层520，第二发光层520设于第一发光层510远离阳极100的一侧；第一发光层510包含第一主体材料和第一辅助材料，第二发光层520包含第二主体材料和第二辅助材料；第一发光层510和第二发光层520中至少一者包含掺杂材料。
本公开还提供一种显示装置，包括前述的有机发光器件。显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框或导航 仪，或任何其它具有显示功能的产品或部件。
下面将结合具体试验数据等，对本公开提供的有机发光器件进行详细说明。
实施例1
采用蒸镀工艺，分别蒸镀化合物A1-2和化合物A2-7的单层膜，以及将化合物A1-2和化合物A2-7按摩尔比值1：1混合蒸镀的混合膜，其吸收发射光谱如图6所示，在图6中，混合膜发光光谱出现红移，与单层膜光谱明显不同，表明化合物A1-2和化合物A2-7形成第一复合传输材料。
实施例2：
采用蒸镀工艺，分别蒸镀化合物B-3的单层膜，以及将化合物B-3和化合物A2-7按摩尔比值1：1混合蒸镀的混合膜，其吸收发射光谱如图7所示，混合膜发光光谱出现红移，表明化合物B-3和化合物A2-7形成第二复合传输材料。
实施例3：
采用蒸镀工艺，分别蒸镀化合物B-5的单层膜，以及将化合物B-5和化合物A2-7按摩尔比值1：1混合蒸镀的混合膜，其发射光谱如图8所示，表明化合物B-5和化合物A2-7也可以形成第二复合传输材料。
分别测试上述实施例中化合物A1-2、A2-7、B-3、B-5，以及形成的复合传输材料的能级，结果如表1所示：
表1
| 材料 | HOMO(eV) | LUMO(eV) | S1(eV) | T1(eV) |
| A1-2 | 5.83 | 2.46 | 3.41 | 3.02 |
| A2-7 | 6.45 | 3.22 | 3.60 | 2.95 |
| B-3 | 5.65 | 3.10 | 2.52 | 2.51 |
| B-5 | 5.78 | 3.18 | 2.61 | 2.60 |
| A1-2:A2-7 | 2.69 | 2.67 | ||
| B-3:A2-7 | 2.44 | 2.41 | ||
| B-5:A2-7 | 2.35 | 2.32 |
为了验证本申请提供的有机发光器件的性能，制备相应的有机发光器件并对其进行性能测试。
实施例3
在玻璃基板上形成阳极。阳极可以包括氧化铟锡膜层。阳极可通过真空蒸镀法沉积形成。随后在阳极上蒸镀形成空穴注入层，在空穴注入层上形成空穴传输层，在空穴传输层上形成第一激子阻挡层。
随后，采用共同蒸镀A1-2:B-3(70％:30％)形成第一发光层，共同蒸镀A2-7:B-3:C-5(64％:35％:1％)形成第二发光层；
之后再依次蒸镀形成第二激子阻挡层、电子传输层、电子注入层和阴极，阴极可以包括银。
实施例4
共同蒸镀A1-2:B-3(70％:30％)形成第一发光层，共同蒸镀A2-7:B-5:C-5(59％:40％:1％)形成第二发光层，其他与实施例3相同。
对比例1
共同蒸镀A1-2:B-3:C-5(59％:40％:1％)形成发光层，其他与实施例3相同。
对比例2
共同蒸镀A2-7:B-3:C-5(59％:40％:1％)形成发光层，其他与实施例3相同。
对比例3
共同蒸镀A1-2:B-3(70％:30％)形成第一发光层，共同蒸镀A1-2:B-5:C-5(59％:40％:1％)形成第二发光层，其他与实施例3相同。
上述制备形成的有机发光器件，性能测试结构如表2所示；
表2
表2中，电压、效率和寿命是以对比例1为基准，其他对比例或实施例相比对比例1的百分比。
实施例3和实施例4，相比对比例1至对比例3，效率和寿命均有所提高，其原因可能是因为在实施例3和实施例4中，A1-2和A2-7形成了第一复合传输材料，B-3和A2-7形成了第二复合传输材料，形成的复合传输材料上均有机会形成激子并传递激子能量，很大程度地抑制三重态激子的非辐射跃迁，减少三重态猝灭对材料造成的劣化，提升材料稳定性，并通过Forster能量转移到下一能量传输通道，或者转移到掺杂材料，进行辐射跃迁发光，减少了能量损失，进而提升器件效率。
实施例4相比实施例3，寿命进一步提升，是由于额外增加了A2-7和B-5形成的第二子复合传输材料，导致器件内整体的激子能量比较分散，一定程度缓解了材料的劣化。
应可理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。
Claims (19)
- 一种有机发光器件，包括发光层，所述发光层包括第一主体材料、第二主体材料、至少一种辅助材料和至少一种掺杂材料；所述第一主体材料与所述第二主体材料形成第一复合传输材料；所述辅助材料与所述第二主体材料形成第二复合传输材料；所述第一主体材料、所述第二主体材料、所述第一复合传输材料、所述第二复合传输材料和所述掺杂材料满足，S1(A)>S1(CH)>S1(C)；T1(A)>T1(CH)>T1(C)；其中，S1(A)为所述第一主体材料或所述第二主体材料的最低单重态能量，S1(CH)为所述第一复合传输材料或所述第二复合传输材料的最低单重态能量，S1(C)为所述掺杂材料的最低单重态能量；T1(A)为所述第一主体材料或所述第二主体材料的最低三重态能量，T1(CH)为所述第一复合传输材料或所述第二复合传输材料的最低三重态能量，T1(C)为所述掺杂材料的最低三重态能量。
- 根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述第一主体材料、所述第二主体材料、第一复合传输材料、第二复合传输材料和所述辅助材料满足，S1(A)>S1(CH1)>S1(CH2)，S1(A)>S1(B)>S1(CH2)；T1(A)>T1(CH1)>T1(CH2)，T1(A)>T1(B)>T1(CH2)；其中，S1(CH1)为所述第一复合传输材料的最低单重态能量；S1(CH2)为所述第二复合传输材料的最低单重态能量；S1(B)为所述辅助材料的最低三重态能量；T1(B)为所述辅助材料的最低三重态能量；T1(CH1)为所述第一复合传输材料的最低三重态能量；T1(CH2)为所述第二复合传输材料的最低三重态能量。
- 根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述第一主体材料、所述第二主体材料和所述辅助材料满足，|HOMO(A2)-LUMO(A1)|≥3.5eV，|HOMO(A1)-LUMO(A2)|≤3eV，|HOMO(B)-LUMO(A2)|≥2.3eV；其中，HOMO(A1)为所述第一主体材料的最高占据分子轨道HOMO 能级，LUMO(A1)为所述第一主体材料的最低未占据分子轨道LUMO能级；HOMO(A2)为所述第二主体材料的最高占据分子轨道HOMO能级，LUMO(A2)为所述第二主体材料的最低未占据分子轨道LUMO能级；HOMO(B)为所述辅助材料的最高占据分子轨道HOMO能级，LUMO(B)为所述辅助材料的最低未占据分子轨道LUMO能级。
- 根据权利要求3所述的有机发光器件，其中，所述第一主体材料、所述第二主体材料和所述辅助材料满足，|HOMO(A1)|>|HOMO(B)|≥5.6eV；|LUMO(B)|>|LUMO(A2)|≥1eV。
- 根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述第一主体材料和所述辅助材料为空穴型材料，所述第二主体材料为电子型材料；所述第一主体材料的空穴迁移率高于所述辅助材料的空穴迁移率。
- 根据权利要求5所述的有机发光器件，其中，所述辅助材料的空穴迁移率和电子迁移率的差值不超过两个数量级。
- 根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述第一复合传输材料、所述第二复合传输材料满足，ΔE ST(CH)≤0.3eV；其中，ΔE ST(CH)为所述第一复合传输材料的最低单重态能量与所述第一复合传输材料的最低三重态能量的能级之差，或为所述第二复合传输材料的最低单重态能量与所述第二复合传输材料的最低三重态能量的能级之差。
- 根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述辅助材料为延迟荧光材料，所述辅助材料满足，ΔE ST(B)≤0.3eV；其中，ΔE ST(B)为所述辅助材料的最低单重态能量与所述辅助材料的最低三重态能量的能级之差。
- 根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述第二复合传输材料的发射光谱与所述掺杂材料的吸收光谱具有重叠，该重叠面积与所述第二复合材料的发射光谱的面积之比为a，a≥30％；所述辅助材料的发射光谱与所述掺杂材料的吸收光谱具有重叠，该重 叠面积与所述辅助材料的发射光谱的面积之比为b，b≥30％。
- 根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述至少一种辅助材料包括第一辅助材料和第二辅助材料；第二复合传输材料包括第一子复合传输材料和第二子复合传输材料；所述第一辅助材料和所述第二主体材料形成所述第一子复合传输材料，所述第二辅助材料和所述第二主体材料形成所述第二子复合传输材料；所述第二辅助材料、第二子复合传输材料满足，S1(B2)>S1(CH22)；T1(B2)>T1(CH22)；其中，S1(B2)为所述第二辅助材料的最低三重态能量；T1(B2)为所述第二辅助材料的最低三重态能量；S1(CH22)为所述第二子复合传输材料的最低三重态能量；T1(CH22)为所述第二子复合传输材料的最低三重态能量。
- 根据权利要求10所述的有机发光器件，其中，所述第一复合传输材料、所述第一辅助材料、所述第二辅助材料、所述第一子复合传输材料和所述第二子复合传输材料满足，S1(CH1)>S1(B2)>S1(B1)>S1(CH21)>S1(CH22)；T1(CH1)>T1(B2)>T1(B1)>T1(CH21)>T1(CH22)；其中，S1(CH1)为所述第一复合传输材料的最低单重态能量；S1(CH2)为所述第二复合传输材料的最低单重态能量；S1(B1)为所述第二辅助材料的最低三重态能量；T1(B1)为所述第二辅助材料的最低三重态能量；S1(CH21)为所述第一子复合传输材料的最低三重态能量；T1(CH21)为所述第一子复合传输材料的最低三重态能量。
- 根据权利要求10所述的有机发光器件，其中，所述第一辅助材料和所述第二辅助材料满足，|HOMO(B2)|-|HOMO(B1)|≤0.5eV；其中，HOMO(B1)为所述第一辅助材料的最高占据分子轨道HOMO能级，HOMO(B2)为所述第二辅助材料的最高占据分子轨道HOMO能级。
- 根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述掺杂材料选自 含硼元素和氮元素的荧光材料。
- 根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述第一主体材料选自含有咔唑基团、螺芴基团、联苯基团、吖啶基团中一种或多种基团的空穴型材料。
- 根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述第二主体材料选自含有氰基团、吡啶基团、嘧啶基团、三嗪基团、磷氧基团中一种或多种基团的电子型材料。
- 根据权利要求5所述的有机发光器件，其中，所述辅助材料选自含有给电子基团和吸电子基团的材料，所述给电子基团选自咔唑基团、吩恶嗪基团、吖啶基团、芴基团、二苯并噻吩基团、二苯并呋喃基团中的一种或多种，所述吸电子基团选自氰基团、三嗪基团、磷氧基团中的一种或多种。
- 根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，所述有机发光器件还包括阴极和阳极，所述发光层设于所述阳极和所述阴极之间；所述发光层包括第一发光层和第二发光层，所述第二发光层设于所述第一发光层远离所述阳极的一侧；所述第一发光层包含所述第一主体材料，所述第二发光层包含所述第二主体材料；所述第一发光层和所述第二发光层中至少一者包含所述辅助材料；所述第一发光层和所述第二发光层中至少一者包含所述掺杂材料。
- 根据权利要求10所述的有机发光器件，其中，所述有机发光器件还包括阴极和阳极，所述发光层设于所述阳极和所述阴极之间；所述发光层包括第一发光层和第二发光层，所述第二发光层设于所述第一发光层远离所述阳极的一侧；所述第一发光层包含所述第一主体材料和所述第一辅助材料，所述第二发光层包含所述第二主体材料和所述第二辅助材料；所述第一发光层和所述第二发光层中至少一者包含所述掺杂材料。
- 一种显示装置，包括如权利要求1-18任一项所述的有机发光器件。
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