DE102020126634B4

DE102020126634B4 - Organische lichtemittierende diode und organische lichtemittierende vorrichtung selbige aufweisend

Info

Publication number: DE102020126634B4
Application number: DE102020126634.0A
Authority: DE
Inventors: Ji-Ae LEE; Jun-Yun KIM; Tae-Ryang Hong; Jeong-Eun Baek
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2019-10-18
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2040-10-13
Also published as: CN112687813A; KR20210046258A; DE102020126634A1; CN112687813B; US20210119169A1

Abstract

Eine organische lichtemittierende Diode (D), umfassend:eine erste Elektrode (210);eine zweite Elektrode (230), die der ersten Elektrode (210) zugewandt ist;eine erste emittierende Materialschicht (242), die zwischen der ersten und zweiten Elektrode (210, 230) angeordnet ist;eine zweite emittierende Materialschicht (244), die zwischen der ersten emittierenden Materialschicht (242) und der zweiten Elektrode (230) angeordnet ist; undeine Elektronensperrschicht (265), die zwischen der ersten Elektrode (210) und der ersten emittierenden Materialschicht (242) angeordnet ist,wobei jede der ersten emittierenden Materialschicht (242) und der zweiten emittierenden Materialschicht (244) eine erste Verbindung und eine zweite Verbindung umfasst,wobei die zweite Verbindung eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 1 umfasst,wobei ein Niveau der zweiten Verbindung in der ersten emittierenden Materialschicht (242) höher ist als ein Niveau der zweiten Verbindung in der zweiten emittierenden Materialschicht (244), undwobei ein HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) -Energieniveau HOMODFder zweiten Verbindung und ein HOMO-Energieniveau HOMOEBLder Elektronensperrschicht (265) die folgende Beziehung in Gleichung (1) erfüllen:0 eV<HOMOEBL−HOMODF<0.4 eVwobei jedes von R1und R2unabhängig Wasserstoff oder C1-C2Alkyl ist; und n eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist; undwobei die Elektronensperrschicht (265) eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 5 umfasst:wobei jedes von R21bis R23unabhängig eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C6-C30Gruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C3-C20Aminogruppe ist.

Description

HINTERGRUND
Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine organische lichtemittierende Diode und insbesondere eine organische lichtemittierende Diode mit hervorragenden Leuchteigenschaften und eine organische lichtemittierende Vorrichtung, die diese Diode enthält.
Diskussion der verwandten Technik
Da Anzeigevorrichtungen größer geworden sind, besteht ein Bedarf an einer flachen Anzeigevorrichtung mit geringerem Raumbedarf. Unter den derzeit weit verbreiteten flachen Anzeigevorrichtungen ersetzen organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) schnell die Flüssigkristallanzeigevorrichtungen (LCDs).
Wenn in der OLED elektrische Ladungen in eine emittierende Materialschicht zwischen einer Elektroneninjektionselektrode (d.h. Kathode) und einer Lochinjektionselektrode (d.h. Anode) injiziert werden, werden elektrische Ladungen rekombiniert, um Exzitonen zu bilden, und emittieren dann Licht, wenn die rekombinierten Exzitonen in einen stabilen Grundzustand verschoben werden. Die OLED kann als dünner Film mit einer Dicke von weniger als 2000 Å gebildet werden und kann unidirektionale oder bidirektionale Bilder als Elektrodenkonfigurationen implementieren. Darüber hinaus können OLEDs auf einem flexiblen, transparenten Substrat, wie beispielsweise einem Kunststoffsubstrat, gebildet werden, so dass OLEDs eine flexible oder faltbare Anzeige mit Leichtigkeit implementieren können. Außerdem kann die OLED mit einer niedrigeren Spannung von 10 V oder weniger betrieben werden. Außerdem hat die OLED einen relativ geringeren Stromverbrauch für die Betreibung im Vergleich zu Plasmadisplaypanelen und anorganischen elektrolumineszierenden Vorrichtungen, und die Farbreinheit der OLED ist sehr hoch. Insbesondere kann die OLED rote, grüne und blaue Farben implementieren, weshalb sie als lichtemittierende Vorrichtung viel Aufmerksamkeit erregt hat.
Herkömmliche fluoreszierende Materialien haben ein geringes photometrisches Äquivalent, weil nur die Singulett-Exzitonen am Lumineszenzprozess beteiligt sind. Die phosphoreszierenden Materialien, bei denen sowohl Triplett-Exzitonen als auch Singulett-Exzitonen am Lumineszenzprozess beteiligt sind, haben im Vergleich zum fluoreszierenden Material ein relativ hohes photometrisches Strahlungsäquivalent. Allerdings hat der Metallkomplex als repräsentatives phosphoreszierendes Material eine zu kurze Leuchtdauer, um in kommerziellen Vorrichtungen eingesetzt werden zu können.
Aus der US 2018 / 0 138 437 A1 ist eine elektrolumineszierende Anzeigevorrichtung bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG
Dementsprechend sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf eine organische lichtemittierende Diode (OLED) und eine organische lichtemittierende Vorrichtung enthaltend die OLED gerichtet, die im Wesentlichen eines oder mehrere der Probleme aufgrund der Einschränkungen und Nachteile des verwandten Stands der Technik vermeidet.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es, eine OLED bereitzustellen, die ihre Betriebsspannung senkt und ihr photometrisches Strahlungsäquivalent und ihre Leuchtdauer erhöht, sowie eine organische lichtemittierende Vorrichtung enthaltend die OLED.
Weitere Merkmale und Aspekte werden in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch praktische Anwendung der hierin dargestellten erfinderischen Konzepte erlernt werden. Andere Merkmale und Aspekte des erfindungsgemäßen Konzepts können durch die in der schriftlichen Beschreibung besonders hervorgehobene oder davon ableitbare Struktur und die Ansprüche sowie die beigefügten Zeichnungen realisiert und erreicht werden.
Zur Verwirklichung dieser und anderer Aspekte der erfindungsgemäßen Konzepte, wie sie verkörpert und allgemein beschrieben sind, werden eine organische lichtemittierende Diode gemäß Anspruch 1, eine organische lichtemittierende Diode gemäß Anspruch 2 und eine organische lichtemittierende Diode gemäß Anspruch 11 bereitgestellt. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. In einem Aspekt umfasst eine organische lichtemittierende Diode eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode, die der ersten Elektrode zugewandt ist; eine erste emittierende Materialschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist; eine zweite emittierende Materialschicht, die zwischen der ersten emittierende Materialschicht und der zweiten Elektrode angeordnet ist; und eine Elektronensperrschicht, die zwischen der ersten Elektrode und der ersten emittierenden Materialschicht angeordnet ist, wobei jede der ersten emittierenden Materialschicht und der zweiten emittierenden Materialschicht eine erste Verbindung und eine zweite Verbindung umfasst, wobei die zweite Verbindung eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 1 umfasst, wobei ein Niveau der zweiten Verbindung in der ersten emittierenden Materialschicht höher ist als ein Niveau der zweiten Verbindung in der zweiten emittierenden Materialschicht, und wobei ein HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) - Energieniveau HOMO^DF der zweiten Verbindung und ein HOMO-Energieniveau HOMO^EBL der Elektronensperrschicht die folgende Beziehung in Gleichung (1) erfüllen: $0 eV < {HOMO}^{EBL} - {HOMO}^{DF} < 0.4 eV$

wobei jedes von R₁ und R₂ unabhängig Wasserstoff oder C₁-C₂₀ Alkyl ist; und n eine ganze Zahl von 0 (Null) bis 4 ist; wobei die Elektronensperrschicht (265) eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 5 umfasst:
wobei jedes von R₂₁ bis R₂₃ unabhängig eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₃₀ Gruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Aminogruppe ist.
In einem anderen Aspekt umfasst eine organische lichtemittierende Diode eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode, die der ersten Elektrode zugewandt ist; eine erste emittierende Materialschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist; eine zweite emittierende Materialschicht, die zwischen der ersten emittierende Materialschicht und der zweiten Elektrode angeordnet ist; und eine Elektronensperrschicht, die zwischen der ersten Elektrode und der ersten emittierenden Materialschicht angeordnet ist, wobei jede der ersten emittierenden Materialschicht und der zweiten emittierenden Materialschicht eine erste Verbindung und eine zweite Verbindung umfasst, wobei die zweite Verbindung eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 3 umfasst, wobei ein Niveau der zweiten Verbindung in der ersten emittierenden Materialschicht höher ist als ein Niveau der zweiten Verbindung in der zweiten emittierenden Materialschicht, und wobei ein HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) -Energieniveau HOMO^DF der zweiten Verbindung und ein HOMO-Energieniveau HOMO^EBL der Elektronensperrschicht die folgende Beziehung in Gleichung (1) erfüllen: $0 eV < {HOMO}^{EBL} - {HOMO}^{DF} < 0.4 eV$

wobei R₁₁ und R₁₂ jeweils unabhängig Wasserstoff oder C₁-C₂₀ Alkyl sind; und R₁₃ eine unsubstituierte oder substituierte kondensierte heteroaromatische C₈-C₃₀ Gruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₂₀ Aminogruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Aminogruppe ist, wobei die kondensierte heteroaromatische Gruppe mindestens eine von einer Carbazolyl-Gruppe, einer Acridinyl-Gruppe, einer Phenazinyl-Gruppe oder einer Phenoxazinyl-Gruppe umfasst.
In einem anderen Aspekt umfasst eine organische lichtemittierende Diode eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode, die der ersten Elektrode zugewandt ist; eine erste emittierende Materialschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist; eine zweite emittierende Materialschicht, die zwischen der ersten emittierende Materialschicht und der zweiten Elektrode angeordnet ist; und eine Elektronensperrschicht, die zwischen der ersten Elektrode und der ersten emittierenden Materialschicht angeordnet ist, wobei sowohl die erste emittierende Materialschicht als auch die zweite emittierende Materialschicht eine erste Verbindung und eine zweite Verbindung umfassen, wobei die zweite Verbindung eine organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 1 oder der Chemischen Formel 3 umfasst, wobei ein Niveau der zweiten Verbindung in der ersten emittierenden Materialschicht höher ist als ein Niveau der zweiten Verbindung in der zweiten emittierenden Materialschicht, wobei die Elektronensperrschicht eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 5 oder der Chemischen Formel 7 umfasst, wobei die Elektronensperrschicht die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 7 umfasst, wenn die zweite Verbindung die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 1 ist, und wobei die Elektronensperrschicht die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 5 umfasst, wenn die zweite Verbindung die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 3 ist:
wobei jedes von R₂₁ bis R₂₃ unabhängig eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₃₀ Gruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Aminogruppe ist;
wobei R₃₁ eine unsubstituierte oder substituierte C₆-C₂₀ Arylgruppe ist; jeder von R₃₂ und R₃₃ unabhängig Wasserstoff oder eine unsubstituierte oder substituierte Carbazolyl-Gruppe ist, wobei mindestens eines von R₃₂ und R₃₃ die Carbazolyl-Gruppe ist; jeder von R₃₄ und R₃₅ unabhängig Wasserstoff, eine unsubstituierte oder substituierte C₁-C₁₀ Alkylgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₂₀ Gruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Gruppe ist; und p und q jeweils eine ganze Zahl von 0 (Null) oder 1 ist.
In einem weiteren Aspekt umfasst eine organische lichtemittierende Vorrichtung ein Substrat und eine über dem Substrat angeordnete OLED, wie oben beschrieben.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, die zum weiteren Verständnis der Offenbarung beigefügt sind, sind eingefügt in und Bestandteil dieser Anmeldung, veranschaulichen Ausführungsformen der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung von Prinzipien der Offenbarung.

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine organische lichtemittierende Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine OLED in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zeigt.
3 ist ein schematisches Diagramm, das den Leuchtmechanismus durch Singulett-Energieniveaus und Triplett-Energieniveaus bei leuchtenden Materialien in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
4 ist ein schematisches Diagramm, das die Probleme des Ladungstransports durch die HOMO-Energieniveau-Bandlücke zwischen der EML und der EBL in einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
5 ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung von Ladungsfallenproblemen durch die HOMO-Energieniveau-Bandlücke zwischen der EML und der EBL in einem anderen Vergleichsbeispiel.
6 ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung der Ladungsinjektion ohne Ladungstransportprobleme oder Ladungsfallenprobleme durch Steuerung der HOMO-Energieniveau-Bandlücke zwischen der EML und der EBL in der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
[Organische lichtemittierende Vorrichtung]
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine organische lichtemittierende Diode (OLED), in die mehrere emittierende Materialschichten, von denen jede unterschiedliche Niveaus von verzögert fluoreszierendem Material aufweist, und eine Elektronensperrschicht mit kontrollierten Energieniveaus im Vergleich zu dem verzögert fluoreszierenden Material eingebracht werden, um ihre Betriebsspannung zu senken und ihr photometrisches Strahlungsäquivalent und Leuchtdauer zu verbessern, und eine organische lichtemittierende Vorrichtung mit der OLED. Die OLED kann in einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung wie einer organischen lichtemittierenden Anzeigevorrichtung und einer organischen lichtemittierenden Lumineszenzvorrichtung verwendet werden. Als ein Beispiel wird eine Anzeigevorrichtung beschrieben, die die OLED verwendet.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer organischen lichtemittierenden Anzeigevorrichtung der vorliegenden Offenbarung. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die organische lichtemittierende Anzeigevorrichtung 100 ein Substrat 110, einen Dünnschichttransistor Tr auf dem Substrat 110 und eine organische lichtemittierende Diode (OLED) D, die mit dem Dünnschichttransistor Tr verbunden ist.
Das Substrat 110 kann Glas, dünnes flexibles Material und/oder Polymer-Kunststoffe umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Das flexible Material kann beispielsweise aus der Gruppe Polyimid (PI), Polyethersulfon (PES), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC) und Kombinationen davon ausgewählt werden, ist aber nicht darauf beschränkt. Das Substrat 110, über dem der Dünnschichttransistor Tr und die OLED D angeordnet sind, bildet ein Array-Substrat.
Eine Pufferschicht 122 kann über dem Substrat 110 angeordnet sein und der Dünnschichttransistor Tr ist über der Pufferschicht 122 angeordnet. Die Pufferschicht 122 kann weggelassen werden.
Eine Halbleiterschicht 120 ist über der Pufferschicht 122 angeordnet. In einem beispielhaften Aspekt kann die Halbleiterschicht 120 Oxid-Halbleitermaterialien enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. In diesem Fall kann ein Lichtabschirmmuster unter der Halbleiterschicht 120 angeordnet sein und das Lichtabschirmmuster kann verhindern, dass Licht auf die Halbleiterschicht 120 fällt, und dadurch verhindern, dass die Halbleiterschicht 120 durch das Licht beschädigt wird. Alternativ kann die Halbleiterschicht 120 auch polykristallines Silizium enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. In diesem Fall können gegenüberliegende Kanten der Halbleiterschicht 120 mit Verunreinigungen dotiert sein.
Auf der Halbleiterschicht 120 ist eine Gate-Isolierschicht 124 angeordnet, die aus einem isolierenden Material besteht. Die Gate-Isolierschicht 124 kann ein anorganisches Isoliermaterial wie beispielsweise Siliziumoxid (SiO_x) oder Siliziumnitrid (SiN_x) enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt.
Über der Gate-Isolierschicht 124 ist eine Gate-Elektrode 130 aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise einem Metall, so angeordnet, dass sie einem Zentrum der Halbleiterschicht 120 entspricht. Während die Gate-Isolierschicht 124 in 1 über eine ganze Fläche des Substrats 110 angeordnet ist, kann die Gate-Isolierschicht 124 identisch wie die Gate-Elektrode 130 strukturiert sein.
Auf der Gate-Elektrode 130 ist eine isolierende Zwischenschicht 132 aus einem isolierenden Material angeordnet, die eine gesamte Oberfläche des Substrats 110 bedeckt. Die Zwischenschicht-Isolierschicht 132 kann ein anorganisches Isoliermaterial, wie beispielsweise Siliziumoxid (SiO_x) oder Siliziumnitrid (SiN_x), oder ein organisches Isoliermaterial, wie beispielsweise Benzocyclobuten oder Photo-Acryl, enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt.
Die Zwischenschicht-Isolierschicht 132 hat erste und zweite Halbleiterschicht-Kontaktlöcher 134 und 136, die beide Seiten der Halbleiterschicht 120 freilegen. Die ersten und zweiten Halbleiterschicht-Kontaktlöcher 134 und 136 sind über gegenüberliegenden Seiten der Gate-Elektrode 130 mit Abstand von der Gate-Elektrode 130 angeordnet. Die ersten und zweiten Halbleiterschicht-Kontaktlöcher 134 und 136 sind in 1 innerhalb der Gate-Isolierschicht 124 ausgebildet. Alternativ sind die ersten und zweiten Halbleiterschicht-Kontaktlöcher 134 und 136 nur innerhalb der Zwischenschicht-Isolierschicht 132 ausgebildet, wenn die Gate-Isolierschicht 124 identisch wie die Gate-Elektrode 130 strukturiert ist.
Eine Source-Elektrode 144 und eine Drain-Elektrode 146, die aus leitfähigem Material, wie beispielsweise einem Metall, gebildet sind, sind auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 132 angeordnet. Die Source-Elektrode 144 und die Drain-Elektrode 146 sind in Bezug auf die Gate-Elektrode 130 voneinander beabstandet und kontaktieren beide Seiten der Halbleiterschicht 120 durch die ersten und zweiten Halbleiterschicht-Kontaktlöcher 134 bzw. 136.
Die Halbleiterschicht 120, die Gate-Elektrode 130, die Source-Elektrode 144 und die Drain-Elektrode 146 bilden den Dünnschichttransistor Tr, der als Betriebselement wirkt. Der Dünnschichttransistor Tr in 1 hat eine koplanare Struktur, bei der die Gate-Elektrode 130, die Source-Elektrode 144 und die Drain-Elektrode 146 über der Halbleiterschicht 120 angeordnet sind. Alternativ kann der Dünnschichttransistor Tr eine invertierte versetzte Struktur aufweisen, bei der eine Gate-Elektrode unter einer Halbleiterschicht und eine Source- und Drain-Elektrode über der Halbleiterschicht angeordnet sind. In diesem Fall kann die Halbleiterschicht amorphes Silizium umfassen.
Eine Gate-Leitung und eine Datenleitung, die sich kreuzen, um einen Pixelbereich zu definieren, und ein Schaltelement, das mit der Gate-Leitung und der Datenleitung verbunden ist, können weiterhin in dem Pixelbereich von 1 ausgebildet sein. Das Schaltelement ist mit dem Dünnschichttransistor Tr verbunden, der ein Betriebselement ist. Außerdem ist eine Stromleitung parallel zu der Gateleitung oder der Datenleitung beabstandet und der Dünnschichttransistor Tr kann weiterhin einen Speicherkondensator enthalten, der so konfiguriert ist, dass er eine Spannung der Gate-Elektrode für einen Datenübertragungsblock konstant hält.
Darüber hinaus kann die organische lichtemittierende Anzeigevorrichtung 100 einen Farbfilter enthalten, der Farbstoffe oder Pigmente zum Durchlassen von Licht bestimmter Wellenlängen des von der OLED D emittierten Lichts umfasst. Beispielsweise kann der Farbfilter Licht bestimmter Wellenlängen wie Rot (R), Grün (G), Blau (B) und/oder Weiß (W) durchlassen. Jeder der roten, grünen und blauen Farbfilter kann separat in jedem Pixelbereich ausgebildet sein. In diesem Fall kann die organische lichtemittierende Anzeigevorrichtung 100 Vollfarbe durch den Farbfilter implementieren.
Wenn es sich bei der organischen lichtemittierenden Anzeigevorrichtung 100 beispielsweise um einen Bottom-Emission-Typ handelt, kann der Farbfilter auf der isolierenden Zwischenschicht 132 angeordnet sein, die der OLED D entspricht. Alternativ dazu kann der Farbfilter, wenn es sich bei der organischen lichtemittierenden Anzeigevorrichtung 100 um einen Top-Emission-Typ handelt, über der OLED D, d.h. einer zweiten Elektrode 230, angeordnet sein.
Eine Passivierungsschicht 150 ist auf den Source- und Drain-Elektroden 144 und 146 über dem gesamten Substrat 110 angeordnet. Die Passivierungsschicht 150 hat eine flache Oberseite und ein Drain-Kontaktloch 152, das die Drain-Elektrode 146 des Dünnschichttransistors Tr freilegt. Das Drain-Kontaktloch 152 ist zwar auf dem Kontaktloch 136 der zweiten Halbleiterschicht angeordnet, kann aber von dem Kontaktloch 136 der zweiten Halbleiterschicht beabstandet sein.
Die OLED D enthält eine erste Elektrode 210, die auf der Passivierungsschicht 150 angeordnet und mit der Drain-Elektrode 146 des Dünnschichttransistors Tr verbunden ist. Die OLED D enthält ferner eine Emissionsschicht 220 und eine zweite Elektrode 230, die jeweils sequentiell auf der ersten Elektrode 210 angeordnet sind.
Die erste Elektrode 210 ist in jedem Pixelbereich angeordnet. Die erste Elektrode 210 kann eine Anode sein und ein leitfähiges Material mit einem relativ hohen Arbeitsfunktionswert enthalten. Beispielsweise kann die erste Elektrode 210 ein transparentes leitfähiges Material wie Indiumzinnoxid (ITO), Indiumzinkoxid (IZO), Indiumzinnzinkoxid (ITZO), Zinnoxid (SnO), Zinkoxid (ZnO), Indiumceroxid (ICO), Aluminium-dotiertes Zinkoxid (AZO) und dergleichen enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt.
In einem beispielhaften Aspekt, wenn die organische lichtemittierende Anzeigevorrichtung 100 vom Typ Top-Emission ist, kann eine reflektierende Elektrode oder eine reflektierende Schicht unter der ersten Elektrode 210 angeordnet sein. Beispielsweise kann die reflektierende Elektrode oder die reflektierende Schicht eine Aluminium-Palladium-Kupfer-Legierung (APC) enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Darüber hinaus ist auf der Passivierungsschicht 150 eine Bankschicht 160 angeordnet, um die Kanten der ersten Elektrode 210 abzudecken. Die Bankschicht 160 legt eine Mitte der ersten Elektrode 210 frei.
Auf der ersten Elektrode 210 ist eine emittierende Schicht 220 angeordnet. In einem beispielhaften Aspekt kann die emittierende Schicht 220 einen einschichtigen Aufbau aus einer emittierenden Materialschicht (EML) aufweisen. Alternativ kann die emittierende Schicht 220 einen mehrschichtigen Aufbau aus einer Lochinjektionsschicht (HIL), einer Lochtransportschicht (HTL), einer Elektronensperrschicht (EBL), einer EML, einer Lochsperrschicht (HBL), einer Elektronentransportschicht (ETL) und/oder einer Elektroneninjektionsschicht (EIL) aufweisen (siehe 2). In einem Aspekt kann die emittierende Schicht 220 eine emittierende Einheit aufweisen. Alternativ kann die emittierende Schicht 220 mehrere emittierende Einheiten aufweisen, um eine Tandemstruktur zu bilden.
Die zweite Elektrode 230 ist über dem Substrat 110 angeordnet, über dem die emittierende Schicht 220 angeordnet ist. Die zweite Elektrode 230 kann über einen ganzen Anzeigebereich angeordnet sein und kann ein leitfähiges Material mit einem relativ niedrigen Arbeitsfunktionswert im Vergleich zur ersten Elektrode 210 enthalten. Die zweite Elektrode 230 kann eine Kathode sein. Die zweite Elektrode 230 kann beispielsweise Aluminium (Al), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Silber (Ag), eine Legierung davon oder eine Kombination davon, wie beispielsweise eine Aluminium-Magnesium-Legierung (Al-Mg), enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt.
Zusätzlich kann eine Verkapselungsfolie 170 über der zweiten Elektrode 230 angeordnet sein, um das Eindringen von äußerer Feuchtigkeit in die OLED D zu verhindern. Die Verkapselungsfolie 170 kann einen laminierten Aufbau aus einer ersten anorganischen Isolierfolie 172, einer organischen Isolierfolie 174 und einer zweiten anorganischen Isolierfolie 176 aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt.
Außerdem kann ein Polarisator an der Verkapselungsfolie 170 angebracht werden, um die externe Lichtreflexion zu verringern. Der Polarisator kann beispielsweise ein Zirkularpolarisator sein. Zusätzlich kann ein Abdeckfenster an der Verkapselungsfolie 170 oder dem Polarisator angebracht sein. In diesem Fall können das Substrat 110 und das Abdeckfenster eine flexible Eigenschaft haben, so dass die organische lichtemittierende Anzeigevorrichtung 100 eine flexible Anzeigevorrichtung sein kann.
[OLED]
Im Folgenden wird die OLED näher beschrieben werden. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine OLED in Übereinstimmung mit einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung zeigt. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die OLED D eine erste Elektrode 210 und eine zweite Elektrode 230, die einander zugewandt sind, und eine Emissionsschicht 220, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 210 und 230 angeordnet ist. In einem beispielhaften Aspekt umfasst die emittierende Schicht 220 eine EML 240, die zwischen der ersten und zweiten Elektrode 210 und 230 angeordnet ist. Des Weiteren umfasst die Emissionsschicht 220 eine HIL 250, eine HTL 260 und eine EBL 265, die jeweils sequentiell zwischen der ersten Elektrode 210 und der EML 240 angeordnet sind, eine ETL 270 und eine EIL 280, die jeweils sequentiell zwischen der EML 240 und der zweiten Elektrode 230 angeordnet sind, und wahlweise eine HBL 275, die zwischen der EML 240 und der ETL 270 angeordnet ist.
Die erste Elektrode 210 kann eine Anode sein, die ein Loch in die EML 240 einspeist. Die erste Elektrode 210 kann ein leitfähiges Material mit einem relativ hohen Arbeitsfunktionswert umfassen, beispielsweise ein transparentes leitfähiges Oxid (TCO), ist aber nicht darauf beschränkt. In einem beispielhaften Aspekt kann die erste Elektrode 210 ITO, IZO, ITZO, SnO, ZnO, ICO, AZO und dergleichen umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
Die zweite Elektrode 230 kann eine Kathode sein, die ein Elektron in die EML 240 speist. Die zweite Elektrode 230 kann ein leitfähiges Material mit einem relativ niedrigen Arbeitsfunktionswert enthalten, d.h. ein hochreflektierendes Material wie Al, Mg, Ca, Ag, eine Legierung davon, eine Kombination davon und dergleichen.
Der EML 240 umfasst eine erste EML (EML1) 242, die zwischen der EBL 265 und der HBL angeordnet ist, und eine zweite EML (EML2) 244, die zwischen der EML1 242 und der HBL 275 angeordnet ist. Jede der EML1 242 und der EML 244 umfasst eine erste Verbindung und eine zweite Verbindung. Die erste Verbindung kann ein Host sein und die zweite Verbindung kann ein verzögert fluoreszierendes Material sein.
Die erste Verbindung in der EML1 242 und der EML2 244 kann 9-(3-(9H-Carbazol-9-yl)phenyl)-9H-carbazol-3-carbonitril (mCP-CN) umfassen, 4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl (CBP), 3,3'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl (mCBP), 1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzol (mCP), Bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]etheroxid (DPEPO), 2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzothiophen (PPT), 1,3,5-Tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzol (TmPyPB), 2,6-Di(9H-carbazol-9-yl)pyridin (PYD-2Cz), 2,8-Di(9H-carbazol-9-yl)dibenzothiophen (DCzDBT), 3',5'-Di(carbazol-9-yl)-[1,1'-Bipheyl]-3,5-dicarbonitril (DCzTPA), 4'-(9H-Carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-dicarbonitril(4'-(9H-Carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-Dicarbonitril (pCzB-2CN), 3'-(9H-Carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-dicarbonitril (mCzB-2CN), Diphenyl-4-triphenylsilylphenyl-phosphinoxid (TSPO1), 9-(9-Phenyl-9H-carbazol-6-yl)-9H-carbazol (CCP), 4-(3-(Triphenylen-2-yl)phenyl)dibenzo[b,d]thiophen, 9-(4-(9H-Carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazol, 9-(3-(9H-Carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazol und/oder 9-(6-(9H-Carbazol-9-yl)pyridin-3-yl)-9H-3,9'-bicarbazol) umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
Jede der EML1 242 und der EML2 244 umfasst die zweite Verbindung, die ein verzögert fluoreszierendes Material ist. Wenn sich Löcher und Elektronen treffen, um ein Exziton zu bilden, wird theoretisch ein Singulett-Exziton mit einem gepaarten Spin-Zustand und ein Triplett-Exziton mit einem ungepaarten Spin-Zustand in einem Verhältnis von 1:3 erzeugt. Da die konventionellen Fluoreszenzmaterialien nur die Singulett-Exzitonen ausnutzen können, weisen sie ein geringes photometrisches Strahlungsäquivalent auf. Die phosphoreszierenden Materialien können sowohl die Triplett-Exzitonen als auch die Singulett-Exzitonen nutzen, zeigen aber eine zu kurze Leuchtdauer, um für kommerzielle Vorrichtungen geeignet zu sein.
Es wurde ein verzögert fluoreszierendes Material entwickelt, wie beispielsweise ein thermisch aktiviertes verzögert fluoreszierendes Material (TADF), welches die Probleme lösen kann, die mit den herkömmlichen fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Materialien einhergehen. Die verzögert fluoreszierenden Materialien DF haben eine sehr schmale Energiebandlücke ΔE_ST ^DF zwischen einem angeregten Singulett-Energieniveau S₁ ^DF und einem angeregten Triplett-Energieniveau T₁ ^DF (siehe 3). Dementsprechend können sowohl die Exzitonen des Singulett-Energieniveaus S₁ ^DF als auch die Exzitonen des Triplett-Energieniveaus T₁ ^DF in dem verzögert fluoreszierenden Material DF in einen Zwischen-Energieniveau-Zustand, d.h. ICT-Zustand, überführt werden, und anschließend können die dazwischenliegenden Exzitonen in einen Grundzustand verschoben werden (S₀ ^DF; S₁ ^DF →ICT←T₁ ^DF).
Da bei dem verzögert fluoreszierenden Material DF die Elektronenakzeptorgruppe im Abstand zur Elektronendonorgruppe innerhalb des Moleküls liegt, existiert es als ein polarisierter Zustand mit einem großen Dipolmoment innerhalb des Moleküls. Da die Wechselwirkung zwischen HOMO und LUMO in dem Zustand, in dem das Dipolmoment polarisiert ist, gering wird, können sowohl die Triplett-Exzitonen als auch die Singulett-Exzitonen in den ICT-Zustand überführt werden.
Das verzögert fluoreszierende Material DF muss eine Energieniveau-Bandlücke ΔE_ST ^DF zwischen dem angeregten Singulett-Energieniveau S₁ ^DF und dem angeregten Triplett-Energieniveau T₁ ^DF aufweisen, das gleich oder geringer ist als ungefähr 0,3 eV, beispielsweise von ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,3 eV, so dass Exzitonenenergie sowohl im angeregten Singulett-Energieniveau S₁ ^DF als auch im angeregten Triplett-Energieniveau T₁ ^DF in den ICT-Zustand überführt werden kann. Das Material, das eine geringe Bandlücke ΔE_ST ^DF zwischen dem Singulett-Energieniveau S₁ ^DF und dem Triplett-Energieniveau T₁ ^DF aufweist, kann eine gemeinsame Fluoreszenz mit Inter System Crossing (ISC) zeigen, wobei die Exzitonen des Singulett-Energieniveaus S₁ ^DF zu den Exzitonen des Triplett-Energieniveaus T₁ ^DF übertragen werden können, sowie verzögerte Fluoreszenz mit Reverse Inter System Crossing (RISC), wobei die Exzitonen des Triplett-Energieniveaus T₁ ^DF aufwärts zu den Exzitonen des Singulett-Energieniveaus S₁ ^DF übertragen werden können, und anschließend das vom Triplett-Energieniveau T₁ ^DF übertragene Exziton des Singulett-Energieniveaus S₁ ^DF in den Grundzustand S₀ ^DF übertragen werden kann. Mit anderen Worten werden 25% der Exzitonen im angeregten Singulett-Energieniveau S₁ ^DF und 75% der Exzitonen im angeregten Triplett-Energieniveau T₁ ^DF der verzögert fluoreszierenden Materialien DF in den ICT-Zustand umgewandelt und anschließend fallen die umgewandelten Exzitonen mit Lumineszenz in den Grundzustand S₀. Daher kann das verzögert fluoreszierende Material theoretisch 100% interne Quanteneffizienz haben.
In einem beispielhaften Aspekt kann die zweite Verbindung als verzögert fluoreszierendes Material DF in der EML1 242 und der EML2 244 ein verzögert fluoreszierendes Material auf Carbazol-Basis sein. Das verzögert fluoreszierende Material auf Carbazol-Basis kann die folgende Struktur der Chemischen Formel 1 haben:
In der Chemischen Formel 1 ist jedes von R₁ und R₂ unabhängig Wasserstoff oder C₁-C₂₀ Alkyl; und n ist eine ganze Zahl von 0 (Null) bis 4.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „unsubstituiert“, dass der Wasserstoff verbunden ist, und in diesem Fall umfasst der Wasserstoff Protium, Deuterium und Tritium.
Wie hierin verwendet, umfasst der Substituent im Begriff „substituiert“ unsubstituiertes oder halogensubstituiertes C₁-C₂₀ Alkyl, unsubstituiertes oder halogensubstituiertes C₁-C₂₀ Alkoxy, Halogen, Cyano, -CF₃, eine Hydroxylgruppe, eine Carboxylgruppe, eine Carbonylgruppe, eine Aminogruppe, eine C₁-C₁₀ Alkylaminogruppe, eine C₆-C₃₀ Arylaminogruppe, eine C₃-C₃₀ Heteroarylaminogruppe, eine C₆-C₃₀ Arylgruppe, eine C₃-C₃₀ Heteroarylgruppe, eine Nitrogruppe, eine Hydrazylgruppe, eine Sulfonatgruppe, eine C₁-C₂₀ Alkylsilylgruppe, eine C₆-C₃₀ Arylsilylgruppe und eine C₃-C₃₀ Heteroarylsilylgruppe, ist aber nicht darauf beschränkt.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Hetero“ in beispielsweise „ein heteroaromatischer Ring“, „eine Heterocycloalkyengruppe“, „eine Heteroarylengruppe“, „eine Heteroarylalkylengruppe“, „eine Heteroaryloxylengruppe", „eine Heterocycloalkylgruppe“, „eine Heteroarylgruppe“, „eine Heteroarylalkylgruppe“, „eine Heteroaryloxylgruppe“, „eine Heteroarylaminogruppe“, dass mindestens ein Kohlenstoffatom, zum Beispiel 1-5 Kohlenstoffatome, das einen aromatischen Ring oder einen alicyclischen Ring bildet, mit mindestens einem Heteroatom ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, O, S, P und einer Kombination davon substituiert ist.
Zum Beispiel kann das verzögert fluoreszierende Material auf Carbazol-Basis eine beliebige Struktur mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 2 umfassen:
In einem anderen beispielhaften Aspekt kann die zweite Verbindung als verzögert fluoreszierendes Material DF in der EML 1 242 und der EML2 244 ein verzögert fluoreszierendes Material auf Triazin-Basis sein. Das verzögert fluoreszierende Material auf Triazin-Basis kann die folgende Struktur der Chemischen Formel 3 haben:
In der Chemischen Formel 3 sind R₁₁ und R₁₂ jeweils unabhängig Wasserstoff oder C₁-C₂₀ Alkyl; und R₁₃ ist eine unsubstituierte oder substituierte kondensierte heteroaromatische C₈-C₃₀ Gruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₂₀ Aminogruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Aminogruppe, wobei die kondensierte heteroaromatische Gruppe mindestens eine von einer Carbazolyl-Gruppe, einer Acridinyl-Gruppe, einer Phenazinyl-Gruppe und einer Phenoxazinyl-Gruppe umfasst.
Als ein Beispiel kann jede von der C₈-C₃₀ kondensierten heteroaromatischen Gruppe, der C₆-C₂₀ aromatischen Aminogruppe und der C₃-C₂₀ heteroaromatischen Aminogruppe unsubstituiert oder mit mindestens einer Gruppe ausgewählt aus einer C₁-C₁₀ Alkylgruppe, einer C₆-C₃₀ aromatischen Gruppe und einer C₃-C₃₀ heteroaromatischen Gruppe substituiert sein. Wie hierin verwendet kann eine C₆-C₃₀ aromatische Gruppe eine C₆-C₃₀ Arylgruppe, eine C₇-C₃₀ Arylalkylgruppe, eine C₆-C₃₀ Aryloxylgruppe und eine C₆-C₃₀ Arylaminogruppe umfassen. Wie hier verwendet kann eine heteroaromatische C₃-C₃₀ Gruppe eine C₃-C₃₀ Heteroarylgruppe, eine C₄-C₃₀ Heteroarylalkylgruppe, eine C₃-C₃₀ Heteroaryloxylgruppe und eine C₃-C₃₀ Heteroarylamingruppe umfassen.
Als ein Beispiel kann die kondensierte heteroaromatische Gruppe eine Carbazolyl-Gruppe eine Acridinyl-Gruppe, eine Phenazinyl-Gruppe und eine Phenoxazinyl-Gruppe umfassen. Außerdem kann die kondensierte heteroaromatische Gruppe weiterhin aromatische oder heteroaromatische Ringe wie einen Benzolring, einen Naphthalinring, einen Indenring, einen Pyridinring, einen Indolring, einen Furanring, einen Benzofuranring, einen Dibenzofuranring, einen Thiophenring, einen Benzothiophenring und/oder einen Dibenzothiophenring umfassen, die an diese Gruppen kondensiert sind. Zum Beispiel kann die kondensierte heteroaromatische Gruppe eine unsubstituierte oder substituierte Indolo-Carbazolyl-Gruppe, eine unsubstituierte oder substituierte Benzo-Thieno-Carbazolyl-Gruppe umfassen. Zum Beispiel kann das verzögert fluoreszierende Material auf Triazin-Basis mit der Struktur der Chemischen Formel 3 jeden mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 4 umfassen:
In einem beispielhaften Aspekt kann das Niveau der zweiten Verbindung DF in der EML 1 242, die angrenzend an die EBL 265 angeordnet ist, niedriger sein als das Niveau der zweiten Verbindung DF in der EML2 244, die angrenzend an die HBL 275 angeordnet ist.
Als ein Beispiel hat das verzögert fluoreszierende Material auf Triazin-Basis mit der Struktur der Chemischen Formeln 3 und 4 eine relativ hohe Elektronentransporteigenschaft im Vergleich zur Lochtransporteigenschaft. Wenn das Niveau der zweiten Verbindung DF in der EML1 242 höher oder gleich dem Niveau der zweiten Verbindung DF in der EML2 244 ist, werden Elektronen schneller in die EML1 242 injiziert als Löcher. In diesem Fall bilden sich Rekombinationszonen zwischen Löchern und Elektronen an einer Grenzfläche zwischen der EBL 264 und der EML1 242, was zu einer Erhöhung der Betriebsspannung in der OLED D führt, ohne deren photometrisches Strahlungsäquivalent und Leuchtdauer zu verbessern.
In einem beispielhaften Aspekt können die Gehalte der zweiten Verbindung DF in der EML1 242 ungefähr 5 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-% betragen, während die Gehalte der zweiten Verbindung DF in der EML2 244 ungefähr 40 Gew.-% bis ungefähr 50 Gew.-% betragen können, aber die vorliegende Offenbarung ist darauf nicht beschränkt. Wenn die Gehalte der zweiten Verbindung DF in der EML1 242 mehr als ungefähr 30 Gew.-% betragen und/oder die Gehalte der zweiten Verbindung DF in der EML2 244 mehr als ungefähr 50 Gew.-% betragen, werden Elektronen in der EML2 244 eingefangen und Exzitonen werden nicht effizient erzeugt.
In einem anderen beispielhaften Aspekt kann die Dicke der EML1 242 dünner sein als die Dicke der EML2 244. Zum Beispiel kann die EML1 242 eine Dicke von ungefähr 3 nm bis ungefähr 10 nm, zum Beispiel ungefähr 3 nm bis ungefähr 5 nm, haben, ist darauf aber nicht beschränkt, und die EML2 244 kann eine Dicke von ungefähr 20 nm bis ungefähr 50 nm, zum Beispiel ungefähr 30 nm bis ungefähr 50 nm, haben, ist aber nicht darauf beschränkt. Es ist möglich, die Rekombinationszone zwischen Löchern und Elektronen zu induzieren, die in einem zentralen Bereich der EML 240 gebildet werden soll, zum Beispiel an der EML2 244, indem die Dicken der EML1 242 und der EML2 244, die jeweils unterschiedliche Niveaus der zweiten Verbindung DF enthalten, eingestellt werden.
Wie oben beschrieben kann das verzögert fluoreszierende Material theoretisch maximal 100 % interne Quanteneffizienz realisieren, wie die konventionellen phosphoreszierenden Materialien einschließlich Schwermetallen. Der Host zur Realisierung der verzögerten Fluoreszenz sollte die Triplett-Exzitonen am Dotierstoff induzieren, um am Lumineszenzprozess ohne Quenching oder nicht-radiative Rekombination beteiligt zu sein. Zu diesem Zweck sollten die Energieniveaus zwischen dem Host und den verzögert fluoreszierenden Materialien angepasst werden.
3 ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung des Leuchtmechanismus durch die Energieniveau-Bandlücke zwischen den Leuchtmaterialien in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Wie in 3 dargestellt, ist jedes der angeregten Singulett-Energieniveaus S₁ ^H und der angeregten Triplett-Energieniveaus T₁ ^H der ersten Verbindung, die der Host in der EML 240 sein kann, höher als jedes der angeregten Singulett-Energieniveaus S₁ ^DF und der angeregten Triplett-Energieniveaus T₁ ^DF der zweiten Verbindung DF mit der verzögerten Fluoreszenzeigenschaft. Als ein Beispiel kann das angeregte Triplett-Energieniveau T₁ ^H der ersten Verbindung H um mindestens ungefähr 0,2 eV, vorzugsweise um mindestens ungefähr 0,3 eV und noch bevorzugter um mindestens ungefähr 0,5 eV höher sein als das angeregte Triplett-Energieniveau T₁ ^DF der dritten Verbindung DF.
Wenn das angeregte Triplett-Energieniveau T₁ ^H und/oder das angeregte Singulett-Energieniveau T₁ ^H der ersten Verbindung nicht hoch genug ist als das angeregte Triplett-Energieniveau T₁ ^DF und/oder das angeregte Singulett-Energieniveau S₁ ^DF der zweiten Verbindung DF, kann die Triplett-Zustands-Exzitonenenergie der zweiten Verbindung DF umgekehrt auf das angeregte Triplett-Energieniveau T₁ ^H der ersten Verbindung übertragen werden. In diesem Fall wird das Triplett-Exziton, das umgekehrt auf die erste Verbindung übertragen wird, wo das Triplett-Exziton nicht emittiert werden kann, als Nichtemission gelöscht, so dass die Triplett-Exzitonenenergie der zweiten Verbindung DF, die die verzögerte Fluoreszenzeigenschaft hat, nicht zur Lumineszenz beitragen kann. Als ein Beispiel kann die zweite Verbindung DF mit der verzögerten Fluoreszenzeigenschaft die Energieniveau-Bandlücke ΔE_ST ^DF zwischen dem angeregten Singulett-Energieniveau S₁ ^DF und dem angeregten Triplett-Energieniveau T₁ ^DF von gleich oder kleiner als ungefähr 0,3 eV haben, zum Beispiel zwischen ungefähr 0,05 eV und ungefähr 0,3 eV.
Es ist auch bevorzugt, dass eine Energieniveau-Bandlücke (|HOMO^H-HOMO^DF|) zwischen dem HOMO-Energieniveau (HOMO^H) der ersten Verbindung und dem HOMO-Energieniveau (HOMO^DF) der zweiten Verbindung oder eine Energieniveau-Bandlücke (|LUMO^H-LUMO^DF|) zwischen dem LUMO-Energieniveau (LUMO^H) der ersten Verbindung und dem LUMO-Energieniveau (LUMO^DF) der zweiten Verbindung gleich oder kleiner als ungefähr 0.5 eV ist, zum Beispiel zwischen ungefähr 0,1 eV und ungefähr 0,5 eV (siehe 6). In diesem Fall können die Ladungen effizient von der ersten Verbindung als Host zur zweiten Verbindung als verzögert fluoreszierendes Material transportiert werden, wodurch das letztendliche photometrische Strahlungsäquivalent in der EML 240 verbessert wird.
Zurückkehrend zu 2: Die HIL 250 ist zwischen der ersten Elektrode 210 und der HTL 260 angeordnet und verbessert eine Grenzflächeneigenschaft zwischen der anorganischen ersten Elektrode 210 und der organischen HTL 260. In einem beispielhaften Aspekt kann die HIL 250 4,4'4"-Tris(3-methylphenylamino)triphenylamin (MTDATA), 4,4',4"-Tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamin (NATA), 4,4',4"-Tris(N-(naphthalin-1-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamin (1T-NATA), 4,4',4"-Tris(N-(Naphthalin-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamin (2T-NATA), Kupferphthalocyanin (CuPc), Tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amin (TCTA), N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamin (NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-Hexaazatriphenylenhexacarbonitril (Dipyrazino[2,3-f:2'3'-h]chinoxalin-2,3,6,7,10,11-Hexacarbonitril; HAT-CN), 1,3,5-Tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzol (TDAPB), Poly(3,4-ethylendioxythiphen)polystyrolsulfonat (PEDOT/PSS) und/oder N-(Biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amin enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Die HIL 250 kann in Übereinstimmung mit einer Struktur der OLED D weggelassen werden.
Die HTL 260 ist angrenzend an die EML 240 zwischen der ersten Elektrode 210 und der EML 240 angeordnet. In einem beispielhaften Aspekt kann die HTL 260 N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (TPD), NPB, CBP, Poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin] (Poly-TPD), Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamin))] (TFB), Di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)-phenyl]cyclohexan (TAPC), 3,5-Di(9H-carbazol-9-yl)-N,N-diphenylamin (DCDPA), N-(Biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amin und/oder N-(Biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4-amin enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt.
Die ETL 270 und die EIL 280 können sequentiell zwischen der EML 240 und der zweiten Elektrode 230 angeordnet sein. Die ETL 270 beinhaltet ein Material mit hoher Elektronenbeweglichkeit, um Elektronen durch schnellen Elektronentransport stabil mit der EML 240 zu liefern. In einem beispielhaften Aspekt kann die ETL 270 Verbindungen auf Oxadiazol-Basis, Verbindungen auf Triazol-Basis, Verbindungen auf Phenanthrolin-Basis, Verbindungen auf Benzoxazol-Basis, Verbindungen auf Benzothiazol-Basis, Verbindungen auf Benzimidazol-Basis, Verbindungen auf Triazin-Basis und dergleichen umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
Als ein Beispiel kann die ETL 270 Tris-(8-hydroxychinolin-Aluminium (Alq3), 2-Biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (PBD), spiro-PBD, Lithiumchinolat (Liq), 1,3,5-Tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzol (TPBi), Bis(2-methyl-8-chinolinolato-N1,08)-(1,1'-biphenyl-4-olato)aluminium (BAlq), 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (Bphen), 2,9-Bis(naphthalin-2-yl)4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (NBphen), 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenaathrolin (BCP), 3-(4-Biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazol (TAZ), 4-(Naphthalin-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazol (NTAZ), 1,3,5-Tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzol (TpPyPB), 2,4,6-Tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)1,3,5-triazin (TmPPPyTz), Poly[9,9-bis(3'-(N,N-dimethyl)-N-ethylammonium)-propyl)-2,7-fluoren]-alt-2,7-(9,9-dioctylfluoren)] (PFNBr), Tris(phenylchinoxalin) (TPQ) und/oder TSPO1 umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
Die EIL 280 ist zwischen der zweiten Elektrode 230 und der ETL 270 angeordnet und kann die physikalischen Eigenschaften der zweiten Elektrode 230 verbessern und daher die Lebensdauer der OLED D erhöhen. In einem beispielhaften Aspekt kann die EIL 280 ein Alkalihalogenid wie LiF, CsF, NaF, BaF2 und dergleichen und/oder eine organische Metallverbindung wie Lithiumchinolat, Lithiumbenzoat, Natriumstearat und dergleichen umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
Wenn Löcher über die EML 240 auf die zweite Elektrode 230 und/oder Elektronen über die EML 240 auf die erste Elektrode 210 übertragen werden, kann die OLED D eine kurze Lebensdauer und ein reduziertes photometrisches Strahlungsäquivalent aufweisen. Um diese Phänomene zu unterbinden, umfasst die OLED D in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung die EBL 265, die zwischen der HTL 260 und der EML 240 angeordnet ist.
Darüber hinaus kann die OLED D die HBL 275 als zweite Exzitonensperrschicht zwischen der EML 240 und der ETL 270 enthalten, so dass Löcher nicht von der EML 240 zur ETL 270 übertragen werden können. In einem beispielhaften Aspekt kann die HBL 275 Verbindungen auf Oxadiazol-Basis, Verbindungen auf Triazol-Basis, Verbindungen auf Phenanthrolin-Basis, Verbindungen auf Benzoxazol-Basis, Verbindungen auf Benzothiazol-Basis, Verbindungen auf Benzimidazol-Basis und Verbindungen auf Triazin-Basis umfassen, von denen jede in der ETL 270 verwendet werden kann, ist aber nicht darauf beschränkt.
Die HBL 275 kann beispielsweise eine Verbindung mit einem relativ niedrigen HOMO-Energieniveau im Vergleich zu den Lumineszenzmaterialien in der EML 240 umfassen. Die HBL 275 kann mCBP, BCP, BAlq, Alq3, PBD, spiro-PBD, Liq, Bis-4,5-(3,5-di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidin (B3PYMPM), DPEPO, TSPO1 und Kombinationen davon umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
Wie oben beschrieben ist die EBL 264 zwischen der HTL 260 und der EML 240 angeordnet. Als ein Beispiel können ein HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) -Energieniveau HOMO^DF der zweiten Verbindung DF in der EML1 242 und der EML2 244 und ein HOMO-Energieniveau HOMO^EBL der EBL 265 die folgende Beziehung in Gleichung (1) erfüllen: $0 eV < {HOMO}^{EBL} - {HOMO}^{DF} < 0.4 eV$
Wenn die HOMO-Energieniveaus zwischen der EBL 265 und dem zweiten verzögert fluoreszierendem Material DF die Beziehung in Gleichung (1) erfüllen, können Löcher effizient von der EBL 265 zur EML 240 transportiert und injiziert werden, und die Rekombinationszone zwischen Löchern und Elektronen kann im zentralen Bereich in der EML 240 gebildet werden. Beispielsweise kann das HOMO-Energieniveau HOMO^DF der zweiten Verbindung DF in der EML 240 um bis zu ungefähr 0,3 eV tiefer liegen als das HOMO-Energieniveau HOMO^EBL der EBL 265.
In einem beispielhaften Aspekt kann die EBL 260 eine organische Verbindung mit einer (hetero)aromatischen Aminogruppe umfassen. Eine solche organische Verbindung mit der (hetero)aromatischen Aminogruppe kann die folgende Struktur der Chemischen Formel 5 haben:
In der Chemischen Formel 5 ist jedes von R₂₁ bis R₂₃ unabhängig eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₃₀ Gruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Aminogruppe.
Als ein Beispiel kann jede der aromatischen C₆-C₃₀ Gruppe oder der heteroaromatischen C₃-C₂₀ Aminogruppe in R₂₁ bis R₂₃ unsubstituiert oder mit mindestens einer Gruppe ausgewählt aus einer C₁-C₁₀ Alkylgruppe, einer C₆-C₃₀ Arylgruppe und einer C₃-C₃₀ Heteroarylgruppe substituiert sein. Insbesondere kann die organische Verbindung enthaltend die (hetero)aromatische Aminogruppe der Chemischen Formel 5 jede organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 6 umfassen:
In einem anderen beispielhaften Aspekt kann die EBL 265 eine organische Verbindung auf Carbazol-Basis umfassen. Die organische Verbindung auf Carbazol-Basis in der EBL 265 kann die folgende Struktur der Chemischen Formel 7 aufweisen:
In der Chemischen Formel 7 ist R₃₁ eine unsubstituierte oder substituierte C₆-C₂₀ Arylgruppe; jedes von Reste R₃₂ und R₃₃ ist unabhängig Wasserstoff oder eine unsubstituierte oder substituierte Carbazolyl-Gruppe, wobei mindestens einer von R₃₂ und R₃₃ die Carbazolyl-Gruppe ist; jedes von R₃₄ und R₃₅ ist unabhängig Wasserstoff, eine unsubstituierte oder substituierte C₁-C₁₀ Alkylgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₂₀ Gruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Gruppe; und jedes von p und q ist eine ganze Zahl von 0 (Null) oder 1.
Als ein Beispiel kann die Carbazolyl-Gruppe in R₃₂ unsubstituiert oder mit mindestens einer Gruppe ausgewählt aus einer C₁-C₁₀ Alkylgruppe, einer C₆-C₃₀ Arylgruppe und einer C₃-C₃₀ Heteroarylgruppe substituiert sein. Insbesondere kann die organische Verbindung auf Carbazol-Basis in der EBL 265 der Chemischen Formel 7 jede organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 8 umfassen:
Wie oben beschrieben sollten das HOMO-Energieniveau HOMO^DF der zweiten Verbindung DF als verzögert fluoreszierendes Material in der EML 1 242 und der EML2 244 und das HOMO-Energieniveau HOMO^EBL der EBL 265 die Beziehung in Gleichung (1) erfüllen. Wenn diese HOMO-Energieniveau-Beziehungen nicht erfüllt sind, können Probleme beim Ladungstransport oder bei Ladungsfallen auftreten.
4 ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung von Ladungstransportproblemen durch die HOMO-Energieniveau-Bandlücke zwischen der EML und der EBL in einem Vergleichsbeispiel, bei dem die EML 240 das verzögert fluoreszierende Material auf Carbazol-Basis mit der Struktur der Chemischen Formeln 1 und 2 als die zweite Verbindung DF enthält und die EBL 265 die (hetero)aromatische Verbindung auf Amino-Basis mit der Struktur der Chemischen Formeln 5 und 6 enthält.
Wie in 4 dargestellt, ist ein LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) - Energieniveau LUMO^EBL der EBL 265 flacher als jedes der LUMO-Energieniveaus LUMO^H und LUMO^DF der ersten und zweiten Verbindungen H und DF in der EML 240, so dass Elektronen an der EBL 265 effizient blockiert werden können. Andererseits ist die Energiebandlücke ΔHOMO1 zwischen dem HOMO-Energieniveau HOMO^EBL der EBL 265 und dem HOMO-Energieniveau HOMO^DF der zweiten Verbindung DF als verzögert fluoreszierendes Material in der EML 240 sehr groß, d.h. größer als oder gleich ungefähr 0,4 eV, wenn die EML 240 die organische Verbindung auf Carbazol-Basis mit der Struktur der Chemischen Formeln 1 und 2 als verzögert fluoreszierendes Material (zweite Verbindung, DF) enthält und die EBL 265 die (hetero)aromatische Verbindung auf Amino-Basis mit der Struktur der Chemischen Formeln 5 und 6 enthält. In diesem Fall werden positiv geladene Ladungsträger, Löcher, nicht von der EBL 265 auf die erste Verbindung H als Host und die zweite Verbindung DF als verzögert fluoreszierendes Material in der EML 240 übertragen, sondern Löcher werden an einer Grenzfläche zwischen der EBL 265 und der EML 240 akkumuliert. Da sich Löcher an der Grenzfläche zwischen der EBL 265 und der EML 240 ansammeln, steigt die Betriebsspannung der OLED D. Da die Löcher als Nicht-Emission gelöscht werden, ohne Exzitonen zu bilden und den Lumineszenzprozess zu involvieren, nehmen das photometrische Strahlungsäquivalent und die Leuchtdauer der OLED D ab.
5 ist ein schematisches Diagramm, das Ladungsfallenprobleme durch die HOMO-Energieniveau-Bandlücke zwischen der EML und der EBL in einem anderen Vergleichsbeispiel veranschaulicht, bei dem die EML 240 das verzögert fluoreszierende Material auf Triazin-Basis mit der Struktur der Chemischen Formeln 3 und 4 als die zweite Verbindung enthält und die EBL 265 die organische Verbindung auf Carbazol-Basis mit der Struktur der Chemischen Formeln 7 und 8 enthält. In diesem Fall ist das HOMO-Energieniveau HOMO^DF der zweiten Verbindung DF als das verzögert fluoreszierendes Material in der EML 240 flacher als das HOMO-Energieniveau HOMO^EBL der organischen Verbindung auf Carbazol-Basis in der EBL 265. Löcher werden direkt von der EBL 265 auf die zweite Verbindung DF als das verzögert fluoreszierendes Material übertragen, ohne über die erste Verbindung als Host in der EML 240 zu gehen, und daher werden die Löcher an der zweiten Verbindung DF eingefangen. Da die an der zweiten Verbindung DF eingefangenen Löcher und die an der ersten Verbindung H eingefangenen Elektronen einen Exziplex bilden, erhöht sich die Betriebsspannung der OLED D, während sich die Leuchtdauer der OLED D verschlechtert.
6 ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung der Ladungsinjektion ohne Probleme beim Ladungstransport oder Ladungsfallenproblemen durch Steuerung der Bandlücke des HOMO-Energieniveaus zwischen der EML und der EBL in der vorliegenden Offenbarung, wobei die EML 240 das verzögert fluoreszierende Material auf Carbazol-Basis mit der Struktur der Chemischen Formeln 1 und 2 als die zweite Verbindung DF enthält und die EBL 265 die organische Verbindung auf Carbazol-Basis mit der Struktur der Chemischen Formeln 7 und 8 enthält, oder die EML 240 das verzögert fluoreszierende Material auf Triazin-Basis mit der Struktur der Chemischen Formeln 3 und 4 als die zweite Verbindung DF enthält und die EBL 265 die organische Verbindung auf (hetero)aromatischer Amino-Basis mit der Struktur der Chemischen Formeln 5 und 6 enthält.
In diesem Fall kann eine Energiebandlücke ΔHOMO2 zwischen dem HOMO-Energieniveau HOMO^DF der zweiten Verbindung DF als verzögert fluoreszierendes Material in der EML 240 und dem HOMO-Energieniveau HOMO^EBL der EBL 265 die Beziehung in Gleichung (1) erfüllen. Löcher können schnell von der EBL 265 über die erste Verbindung H in der EML 240 auf die zweite Verbindung DF übertragen und injiziert werden. Da die Betriebsspannung der OLED D verringert und die Rekombinationszone zwischen Löchern und Elektronen in Richtung des zentralen Bereichs der EML 240 verschoben ist, ist es möglich, die Verringerung des photometrischen Strahlungsäquivalents und der Leuchtdauer der OLED D aufgrund von Exzitonenverlusten zu minimieren.
Beispiel 1 (Bsp. 1): Herstellung einer OLED
Eine OLED, bei der die Verbindung 3-4 (LUMO -2,2 eV; HOMO -5,5 eV) in der Chemischen Formel 5 auf eine EBL und mCBP (LUMO -2,5 eV; HOMO -6,0 eV) als Host und Verbindung 2-2 (LUMO: -3,0 eV; HOMO: -5,6 eV) in der Chemischen Formel 4 als verzögert fluoreszierendes Material in EML1 und EML2 aufgebracht werden, wurde hergestellt. Ein mit ITO (50 nm) beschichtetes Glassubstrat wurde mit Ozon gewaschen und in das Dampfsystem geladen. Anschließend wurde es in eine Vakuumbeschichtungskammer gebracht, um weitere Schichten auf dem Substrat abzuscheiden. Eine organische Schicht wurde durch Aufdampfen mittels eines beheizten Boots unter 10^-7 Torr mit einer eingestellten Abscheidungsrate von 1 Å/s in der folgenden Reihenfolge abgeschieden:

ITO (50 nm); eine HIL (HAT-CN; 10 nm); eine HTL (NPB, 75 nm); eine EBL (Verbindung 3-4, 15 nm); EML1 (mCBP (80 Gew.-%): Verbindung 2-2 (20 Gew.-%, 5 nm); EML2 (mCBP (60 Gew.-%): Verbindung 2-2 (40 Gew.-%), 40 nm); eine HBL (B3PYMPM, 10 nm); eine ETL (TPBi, 25 nm); eine EIL (LIF); und eine Kathode (Al).

Anschließend wurde eine Deckschicht (CPL) über der Kathode abgeschieden und die Vorrichtung wurde mit Glas verkapselt. Nach der Abscheidung der emissiven Schicht und der Kathode wurde die OLED aus der Abscheidekammer in eine Trockenbox zur Filmbildung überführt, gefolgt von der Verkapselung mit UV-härtbarem Epoxidharz und Feuchtigkeitssammler.
Beispiel 2 (Bsp. 2): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde unter Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass Verbindung 4-1 (LUMO -2,3 eV; HOMO -5,7 eV) in der Chemischen Formel 8 in der EBL anstelle von Verbindung 3-4 und Verbindung 1-23 (LUMO -3,4 eV; HOMO -5,9 eV) in der Chemischen Formel 2 als verzögert fluoreszierendes Material in der EML1 und EML2 anstelle von Verbindung 2-2 verwendet wurden und die Konzentration der Verbindung 1-23 in der EML1 auf 5 Gew.-% geändert wurde.
Beispiele 3-8 (Bsp. 3-8): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde unter Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Konzentrationen der Verbindung 1-23 als verzögert fluoreszierendes Material in der EML1 auf 10 Gew.-% (Bsp. 3), 15 Gew.-% (Bsp. 4), 20 Gew.-% (Bsp. 5), 25 Gew.-% (Bsp. 6), 30 Gew.-% (Bsp. 7) oder 35 Gew.-% (Bsp. 8) geändert wurden.
Beispiel 9 (Bsp. 9): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde unter Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Verbindung 3-1 (LUMO -2,3 eV; HOMO -5,5 eV) in der Chemischen Formel 6 anstelle von Verbindung 3-4 in der EBL verwendet wurde.
Beispiel 10 (Bsp. 10): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde unter Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 5 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Verbindung 4-12 (LUMO -2,2 eV; HOMO -5,7 eV) in der Chemischen Formel 8 anstelle von Verbindung 4-1 in der EBL verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 1 (Ref. 1): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde unter Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Verbindung 3-4 (LUMO -2,2 eV; HOMO -5,5 eV) anstelle von Verbindung 3-4 in der EBL verwendet wurde und eine Einzel-EML (mCBP (Host, 60 Gew.-%): Verbindung 1-23 (verzögert fluoreszierendes Material, 40 Gew.-%; LUMO -3,4 eV; HOMO -5,9 eV), 40 nm) anstelle von Doppel-EMLs verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 2 (Ref. 2): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde mit den gleichen Materialien wie in Ref. 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Verbindung 2-2 (LUMO -3,0 eV; HOMO -5,6 eV) als verzögert fluoreszierendes Material anstelle von Verbindung 1-23 in der Einzel-EML verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 3 (Ref. 3): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde mit den gleichen Materialien wie in Ref. 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Verbindung 4-1 (LUMO -2,3 eV; HOMO -5,7 eV) anstelle von Verbindung 3-4 in der EBL verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 4 (Ref. 4): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde mit den gleichen Materialien wie in Ref. 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Verbindung 2-2 als verzögert fluoreszierendes Material anstelle von Verbindung 1-23 in der Einzel-EML verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 5 (Ref. 5): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde mit den gleichen Materialien wie in Bsp. 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Verbindung 1-23 (LUMO -3,4 eV; HOMO -5,9 eV) als verzögert fluoreszierendes Material anstelle von Verbindung 2-2 in der EML1 und der EML2 verwendet wurde.
Vergleichende Beispiele 6-9 (Ref. 6-9): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde unter Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Konzentrationen der Verbindung 1-23 als verzögert fluoreszierendes Material in der EML1 auf 5 Gew.-% (Ref. 6), 50 Gew.-% (Ref. 7), 60 Gew.-% (Ref. 8) oder 70 Gew.-% (Ref. 9) geändert wurden.
Vergleichsbeispiel 10 (Ref. 10): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde mit den gleichen Materialien wie in Bsp. 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Verbindung 4-1 (LUMO -2,3 eV; HOMO -5,7 eV) anstelle von Verbindung 3-4 in der EBL verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 11 (Ref. 11): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde mit den gleichen Materialien wie in Ref. 2 hergestellt, außer dass die Konzentration der Verbindung 1-23 in der EML1 (40 nm) auf 40 Gew.-% und die Konzentration der Verbindung 1-23 in der EmL2 (5 nm) auf 10 Gew.-% geändert wurde.
Vergleichsbeispiel 12 (Ref. 12): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde mit den gleichen Materialien wie in Ref. 11 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Konzentration der Verbindung 1-23 in der EML2 auf 70 Gew.-% geändert wurde.
Vergleichsbeispiel 13 (Ref. 13): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde unter Verwendung der gleichen Materialien wie in Bsp. 2 hergestellt, abgesehen von Dreifach-EMLs, d.h. EML1 (mCBP als Host (80 Gew.-%): Verbindung 1-23 als verzögert fluoreszierendes Material (20 Gew.-%), 13 nm), EML2 (mCBP (70 Gew.-%): Verbindung 1-23 (30 Gew.-%), 13 nm) und EML3 (mCBP (60 Gew.-%): Verbindung 1-23 (40 Gew.-%), 13 nm) anstelle von Doppel-EMLs.
Vergleichsbeispiel 14 (Ref. 14): Herstellung einer OLED
Eine OLED wurde mit den gleichen Materialien wie in Ref. 13 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Konzentrationen der Verbindungen 1-23 in jeder der EML1, EML2 und EML3 auf 40 Gew.-%, 30 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% modifiziert wurden.
Experimentelles Beispiel 1: Messung der Leuchteigenschaften der OLED

Jede der hergestellten OLEDs von Bsp. 1-10 und Ref. 1-15 wurde an eine externe Stromquelle angeschlossen und anschließend wurden die Leuchteigenschaften für alle Dioden mit einer Konstantstromquelle (KEITHLEY) und einem Photometer PR650 bei Raumtemperatur bewertet. Insbesondere wurden die Betriebsspannung (V), die Stromeffizienz (cd/A), die Leistungseffizienz (lm/W), die maximale Elektrolumineszenz-Wellenlänge (EL λ_max, nm), die externe Quanteneffizienz (EQE, %) und T₉₅ (Zeitspanne von 95 % Leuchtdichte von der Anfangsleuchtdichte, Stunden) bei einer Stromdichte von 6,3 mA/m² gemessen. Die Ergebnisse davon sind in den folgenden Tabellen 1 und 2 dargestellt. Tabelle 1: Leuchteigenschaften der OLED

Probe	V	cd/A	lm/W	EL λ_max	EQE (%)	T₉₅ (hr)
Ref. 1	4.4	61.9	44.4	538	15.6	56
Ref. 2	3.5	50.8	45.9	526	16.1	103
Ref. 3	4.2	62.3	46.6	538	17.1	120
Ref. 4	3.9	53.2	42.8	526	15.5	64
Ref. 5	4.3	54.4	39.5	536	15.9	89
Ref. 6	4.2	68.6	51.3	536	18.4	135
Ref. 7	4.3	59.6	43.6	538	17.0	102
Ref. 8	4.5	51.9	36.2	538	14.8	88
Ref. 9	4.6	39.6	26.9	540	12.1	85
Ref. 10	3.9	49.1	39.6	524	15.2	68
Ref. 11	4.4	52.4	37.8	532	15.2	76
Ref. 12	4.6	53.0	37.0	540	14.8	90
Ref. 13	4.1	33.6	25.1	536	18.0	101
Ref.14	4.5	42.2	29.6	540	15.5	92

Tabelle 2: Leuchteigenschaften der OLED

Probe	V	cd/A	lm/W	λ_max	EQE (%)	T₉₅ (hr)
Bsp. 1	3.2	53.1	52.1	524	17.8	186
Bsp. 2	4.1	69.1	52.9	534	19.1	215
Bsp. 3	4.0	69.7	54.6	534	19.5	238
Bsp. 4	4.0	68.8	54.0	534	20.0	266
Bsp. 5	4.0	69.9	54.3	534	20.3	284
Bsp. 6	4.0	67.9	53.3	534	19.9	227
Bsp. 7	4.1	70.5	53.6	536	19.3	190
Bsp. 8	4.1	69.2	53.0	536	19.0	185
Bsp. 9	3.3	54.0	51.4	524	17.4	180
Bsp. 10	4.0	68.2	53.5	534	19.9	276

Wie in den Tabellen 1 und 2 angegeben, haben die OLEDs in Bsp. 1-10 im Vergleich zu den OLEDs, bei denen die Einzel-EML eine hohe Konzentration (40 Gew.-%) des verzögert fluoreszierenden Materials in Ref. 1-4 hat, ihre Betriebsspannung um bis zu 27,3 % gesenkt und ihre Stromeffizienz, Leistungseffizienz, EQE und Leuchtdauer (T₉₅) um bis zu 38,8 %, 27,6 %, 29,0 % bzw. 407,1 % verbessert. Auch im Vergleich zu den OLEDs, bei denen die HOMO-Energieniveaus zwischen der EBL und den verzögert fluoreszierenden Materialien in Ref. 5 und Ref. 10 nicht kontrolliert werden, haben die OLEDs in Bsp. 1-10 ihre Betriebsspannung um bis zu 25,6% gesenkt und ihre Stromeffizienz, Leistungseffizienz, EQE und Leuchtdauer (T₉₅) um bis zu 43,6%, 38,2%, 33,6% bzw. 317,6% verbessert. Darüber hinaus wurden im Vergleich zu den OLEDs, in denen die EML1 in Ref. 6-9 und Ref. 11-12 eine hohe Konzentration (40 Gew.-% oder mehr) der verzögert fluoreszierenden Materialien hat, haben die OLEDs in Bsp. 1-10 ihre Betriebsspannung um bis zu 30,4% gesenkt und ihre Stromeffizienz, Leistungseffizienz, EQE und Leuchtdauer (T₉₅) um bis zu 78,0%, 103,0%, 67,8% bzw. 273,7% verbessert. Verglichen mit den OLEDs, in denen die drei EMLs in Ref. 13-14 unterschiedliche Dicken und graduell erhöhte Konzentrationen an verzögert fluoreszierenden Materialien haben, haben die OLEDs in Bsp. 1-10 außerdem ihre Betriebsspannung um bis zu 28,9 % gesenkt und ihre Stromeffizienz, Leistungseffizienz, EQE und leuchtende Lebensdauer (T₉₅) um bis zu 109,8%, 117,5%, 31,0% bzw. 208,7% verbessert.

Claims

Eine organische lichtemittierende Diode (D), umfassend: eine erste Elektrode (210); eine zweite Elektrode (230), die der ersten Elektrode (210) zugewandt ist; eine erste emittierende Materialschicht (242), die zwischen der ersten und zweiten Elektrode (210, 230) angeordnet ist; eine zweite emittierende Materialschicht (244), die zwischen der ersten emittierenden Materialschicht (242) und der zweiten Elektrode (230) angeordnet ist; und eine Elektronensperrschicht (265), die zwischen der ersten Elektrode (210) und der ersten emittierenden Materialschicht (242) angeordnet ist, wobei jede der ersten emittierenden Materialschicht (242) und der zweiten emittierenden Materialschicht (244) eine erste Verbindung und eine zweite Verbindung umfasst, wobei die zweite Verbindung eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 1 umfasst, wobei ein Niveau der zweiten Verbindung in der ersten emittierenden Materialschicht (242) höher ist als ein Niveau der zweiten Verbindung in der zweiten emittierenden Materialschicht (244), und wobei ein HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) -Energieniveau HOMO^DF der zweiten Verbindung und ein HOMO-Energieniveau HOMO^EBL der Elektronensperrschicht (265) die folgende Beziehung in Gleichung (1) erfüllen: $0 eV < {HOMO}^{EBL} - {HOMO}^{DF} < 0.4 eV$

wobei jedes von R₁ und R₂ unabhängig Wasserstoff oder C₁-C₂ Alkyl ist; und n eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist; und wobei die Elektronensperrschicht (265) eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 5 umfasst:
wobei jedes von R₂₁ bis R₂₃ unabhängig eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₃₀ Gruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Aminogruppe ist.
Eine organische lichtemittierende Diode (D), umfassend: eine erste Elektrode (210); eine zweite Elektrode (230), die der ersten Elektrode (210) zugewandt ist; eine erste emittierende Materialschicht (242), die zwischen der ersten und zweiten Elektrode (210, 230) angeordnet ist; eine zweite emittierende Materialschicht (244), die zwischen der ersten emittierenden Materialschicht (242) und der zweiten Elektrode (230) angeordnet ist; und eine Elektronensperrschicht (265), die zwischen der ersten Elektrode (210) und der ersten emittierenden Materialschicht (242) angeordnet ist, wobei jede der ersten emittierenden Materialschicht (242) und der zweiten emittierenden Materialschicht (244) eine erste Verbindung und eine zweite Verbindung umfasst, wobei die zweite Verbindung eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 3 umfasst, wobei ein Niveau der zweiten Verbindung in der ersten emittierenden Materialschicht (242) höher ist als ein Niveau der zweiten Verbindung in der zweiten emittierenden Materialschicht (244), und wobei ein HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) -Energieniveau HOMO^DF der zweiten Verbindung und ein HOMO-Energieniveau HOMO^EBL der Elektronensperrschicht (265) die folgende Beziehung in Gleichung (1) erfüllen: $0 eV < {HOMO}^{EBL} - {HOMO}^{DF} < 0.4 eV$

wobei R₁₁ und R₁₂ jeweils unabhängig Wasserstoff oder C₁-C₂₀ Alkyl sind; und R₁₃ eine unsubstituierte oder substituierte kondensierte heteroaromatische C₈-C₃₀ Gruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₂₀ Aminogruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Aminogruppe ist, wobei die kondensierte heteroaromatische Gruppe mindestens eine von einer Carbazolyl-Gruppe, einer Acridinyl-Gruppe, einer Phenazinyl-Gruppe und einer Phenoxazinyl-Gruppe beinhaltet.
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß Anspruch 2, wobei die Elektronensperrschicht (265) eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 7 umfasst:
wobei R₃₁ eine unsubstituierte oder substituierte C₆-C₂₀ Arylgruppe ist; jedes von R₃₂ und R₃₃ unabhängig Wasserstoff oder eine unsubstituierte oder substituierte Carbazolylgruppe ist, wobei mindestens eines von R₃₂ und R₃₃ die Carbazolylgruppe ist; jedes von R₃₄ und R₃₅ unabhängig Wasserstoff, eine unsubstituierte oder substituierte C₁-C₁₀ Alkylgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₂₀ Gruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Gruppe ist; und jedes von p und q eine ganze Zahl von 0 oder 1 ist.
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Verbindung in der ersten emittierenden Materialschicht (242) Gehalte von ungefähr 5 Gew.-% bis ungefähr 35 Gew.-% hat und die zweite Verbindung in der zweiten emittierenden Materialschicht (244) Gehalte von ungefähr 40 Gew.-% bis ungefähr 50 Gew.-% hat.
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste emittierende Materialschicht (242) eine geringere Dicke aufweist als eine Dicke der zweiten emittierenden Materialschicht (244).
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß einem der Ansprüche 1, 4 und 5, wobei die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 1 irgendeine umfasst ausgewählt aus:
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 3 irgendeine umfasst ausgewählt aus:
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß Anspruch 1, wobei die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 5 irgendeine umfasst ausgewählt aus:
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß Anspruch 3, wobei die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 7 irgendeine umfasst ausgewählt aus:
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein angeregtes Singulett-Energieniveau der ersten Verbindung höher ist als ein angeregtes Singulett-Energieniveau der zweiten Verbindung und ein angeregtes Triplett-Energieniveau der ersten Verbindung höher ist als ein angeregtes Triplett-Energieniveau der zweiten Verbindung.
Eine organische lichtemittierende Diode (D), umfassend: eine erste Elektrode (210); eine zweite Elektrode (230), die der ersten Elektrode (210) zugewandt ist; eine erste emittierende Materialschicht (242), die zwischen der ersten und zweiten Elektrode (210, 230) angeordnet ist; eine zweite emittierende Materialschicht (244), die zwischen der ersten emittierenden Materialschicht (242) und der zweiten Elektrode (230) angeordnet ist; und eine Elektronensperrschicht (265), die zwischen der ersten Elektrode (210) und der ersten emittierenden Materialschicht (242) angeordnet ist, wobei jede der ersten emittierenden Materialschicht (242) und der zweiten emittierenden Materialschicht (244) eine erste Verbindung und eine zweite Verbindung umfasst, wobei die zweite Verbindung eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 1 oder der Chemischen Formel 3 umfasst, wobei ein Niveau der zweiten Verbindung in der ersten emittierenden Materialschicht (242) höher ist als ein Niveau der zweiten Verbindung in der zweiten emittierenden Materialschicht (244), wobei die Elektronensperrschicht (265) eine organische Verbindung mit der folgenden Struktur der Chemischen Formel 5 oder der Chemischen Formel 7 umfasst, wobei die Elektronensperrschicht (265) die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 7 umfasst, wenn die zweite Verbindung die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 1 ist, und wobei die Elektronensperrschicht (265) die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 5 umfasst, wenn die zweite Verbindung die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 3 ist:
wobei jedes von R₁ und R₂ unabhängig Wasserstoff oder C₁-C₂₀ Alkyl ist; und n eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist;
wobei R₁₁ und R₁₂ jeweils unabhängig Wasserstoff oder C₁-C₂₀ Alkyl sind; und R₁₃ eine unsubstituierte oder substituierte kondensierte heteroaromatische C₈-C₃₀ Gruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₂₀ Aminogruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Aminogruppe ist, wobei die kondensierte heteroaromatische Gruppe mindestens eine von einer Carbazolyl-Gruppe, eine Acridinyl-Gruppe, einer Phenazinyl-Gruppe und einer Phenoxazinyl-Gruppe umfasst;
wobei jedes von R₂₁ bis R₂₃ unabhängig eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₃₀ Gruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Aminogruppe ist;

wobei R₃₁ eine unsubstituierte oder substituierte C₆-C₂₀ Arylgruppe ist; jedes von R₃₂ und R₃₃ unabhängig Wasserstoff oder eine unsubstituierte oder substituierte Carbazolylgruppe ist, wobei mindestens eines von R₃₂ und R₃₃ die Carbazolylgruppe ist; jedes von R₃₄ und R₃₅ unabhängig Wasserstoff, eine unsubstituierte oder substituierte C₁-C₁₀ Alkylgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische C₆-C₂₀ Gruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heteroaromatische C₃-C₂₀ Gruppe ist; und jedes von p und q eine ganze Zahl von 0 oder 1 ist.
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß Anspruch 11, wobei die zweite Verbindung in der ersten emittierenden Materialschicht (242) Gehalte von ungefähr 5 Gew.-% bis ungefähr 35 Gew.-% hat und die zweite Verbindung in der zweiten emittierenden Materialschicht (244) Gehalte von ungefähr 40 Gew.-% bis ungefähr 50 Gew.-% hat.
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die erste emittierende Materialschicht (242) eine geringere Dicke als eine Dicke der zweiten emittierenden Materialschicht (244) aufweist.
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 1 irgendeine umfasst ausgewählt aus:
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 3 irgendeine umfasst ausgewählt aus:
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 5 irgendeine umfasst ausgewählt aus:
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die organische Verbindung mit der Struktur der Chemischen Formel 7 irgendeine umfasst ausgewählt aus:
Die organische lichtemittierende Diode (D) gemäß Anspruch 11, wobei ein angeregtes Singulett-Energieniveau der ersten Verbindung höher ist als ein angeregtes Singulett-Energieniveau der zweiten Verbindung und ein angeregtes Triplett-Energieniveau der ersten Verbindung höher ist als ein angeregtes Triplett-Energieniveau der zweiten Verbindung.
Eine organische lichtemittierende Vorrichtung (100), umfassend: ein Substrat (110); und eine organische lichtemittierende Diode (D) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 über dem Substrat (110).