TW201842665A - 有機電致發光器件及顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種有機電致發光器件及顯示裝置，所述有機電致發光器件包括第一導電層組、第二導電層組和設置在所述第一導電層組與第二導電層組之間並且與兩者歐姆接觸的發光層，所述第一導電層組包括與發光層歐姆接觸的電子阻擋層，和與所述電子阻擋層歐姆接觸的空穴傳輸層，所述電子阻擋層的HOMO能級位於所述空穴傳輸層的HOMO能級與所述發光層的HOMO能級之間，所述電子阻擋層的LUMO能級淺於所述空穴傳輸層的LUMO能級與所述發光層的LUMO能級；通過選擇合適的HOMO能級與LUMO能級的電子阻擋層，可以更好的調節載流子的平衡，提高有機電致發光器件的器件壽命，保證了產品的性能。
Description
本發明涉及平板顯示領域，具體涉及一種有機電致發光器件及顯示裝置。
OLED(有機電致發光器件，Organic Light-Emitting Device)是一種利用有機固態半導體作為發光材料的發光器件，由於其具有製備工藝簡單、成本低、功耗低、發光亮度高、工作溫度範圍廣等優點，使其具有廣闊的應用前景。
現有的OLED結構通常包括陽極層、陰極層以及設置在陽極層和陰極層之間的發光層，所述發光層與所述陽極層之間還設置有空穴傳輸層與空穴注入層，所述發光層與所述陰極層之間還設置有電子傳輸層與電子注入層。OLED在外加電場的作用下，電子和空穴分別從陰陽兩極注入到發光層中，從而在發光層中進行遷移、複合並衰減而發光。
發光層一般包括紅色子像素發光層、綠色子像素發光層與藍色子像素發光層。紅色子像素發光層的壽命比較好，但是綠色子像素發光層與藍色子像素發光層的壽命偏低，這樣將導致OLED顯示面板在使用一段時間後白光色座標會發生偏移，影響OLED顯示畫質，進而制約OLED在使用壽命要求較高的領域上的應用。
因此，如何提高綠色子像素發光層與藍色子像素發光層的使用壽命，是本領域技術人員極需解決的技術問題。
本發明的目的在於提供一種有機電致發光器件及顯示裝置，改善器件壽命，保證產品性能。
為實現上述目的，本發明提供一種有機電致發光器件，包括第一導電層組、第二導電層組和設置在所述第一導電層組與第二導電層組之間並且與兩者歐姆接觸的發光層，所述第一導電層組包括與發光層歐姆接觸的電子阻擋層，和與所述電子阻擋層歐姆接觸的空穴傳輸層，所述電子阻擋層的HOMO能級位於所述空穴傳輸層的HOMO能級與所述發光層的HOMO能級之間，所述電子阻擋層的LUMO能級淺於所述空穴傳輸層的LUMO能級與所述發光層的LUMO能級。
可選的，空穴傳輸層的HOMO能級等於或淺於發光層的HOMO能級，空穴傳輸層的LUMO能級等於或淺於發光層的LUMO能級。
可選的，空穴傳輸層的能級差為2.7eV~3.5eV；所述發光層的主體材料的能級差為2.7eV~3.4eV，所述電子阻擋層的HOMO能級為5.2eV~5.5eV，所述電子阻擋層的LUMO能級為1.9eV~2.1eV，且所述電子阻擋層中的HOMO能級與LUMO能級的能級差大於3.2eV。
可選的，所述發光層包括藍色子像素發光層，所述藍色子像素發光層的材質為螢光材料，位於所述藍色子像素發光層下方的電子阻擋層的材質為含有螺芴基團的單個芳胺結構。
可選的，所述單個芳胺結構的結構式為以下結構式中的一種或多種：
可選的，所述空穴傳輸層的能級差為2.7eV~3.5eV；所述發光層的主體材料的能級差為2.8eV~3.5eV，所述電子阻擋層的HOMO能級為5.2eV~5.5eV，所述電子阻擋層的LUMO能級為1.8eV~2.0eV，且所述電子阻擋層中的HOMO能級與LUMO能級的能級差大於3.2eV。
可選的，所述發光層包括綠色子像素發光層，所述綠色子像素發光層的材質為雙極性磷光材料，位於所述綠色子像素發光層下方的電子阻擋層的材質為含有螺環單元的單個芳胺結構。
可選的，所述單個芳胺結構的結構式為以下結構式中的一種或多種：
可選的，所述發光層包括藍色子像素發光層和綠色子像素發光層，位於所述藍色子像素發光層下方的電子阻擋層的厚度為50Å~100Å；位於所述綠色子像素發光層下方的電子阻擋層的厚度為100Å~400Å，所述第二導電層組中位於所述綠色子像素發光層上方的空穴阻擋層的厚度為50Å~100Å。
相應的，本發明還提供一種顯示裝置，包括一基板，還包括形成於所述基板上的如上所述的有機電致發光器件。
與現有技術相比，本發明提供的有機電致發光器件及顯示裝置中，所述有機電致發光器件包括第一導電層組、第二導電 層組和設置在所述第一導電層組與第二導電層組之間並且與兩者歐姆接觸的發光層，所述第一導電層組包括與發光層歐姆接觸的電子阻擋層，和與所述電子阻擋層歐姆接觸的空穴傳輸層，所述電子阻擋層的HOMO能級位於所述空穴傳輸層的HOMO能級與所述發光層的HOMO能級之間，所述電子阻擋層的LUMO能級淺於所述空穴傳輸層的LUMO能級與所述發光層的LUMO能級；通過選擇合適的HOMO能級與LUMO能級的電子阻擋層，可以更好的調節載流子的平衡，提高有機電致發光器件的器件壽命，保證了產品的性能。
10‧‧‧第一電極
20‧‧‧空穴注入層
30‧‧‧空穴傳輸層
40‧‧‧電子阻擋層
50‧‧‧發光層
60‧‧‧空穴阻擋層
70‧‧‧電子傳輸層
80‧‧‧電子注入層
90‧‧‧第二電極
圖1為本發明一實施例所提供的有機電致發光器件的結構示意圖；圖2為本發明實施例一所提供的有機電致發光器件的壽命對比圖；圖3為本發明實施例二所提供的有機電致發光器件的壽命對比圖。
如上所述，綠色子像素發光層與藍色子像素發光層的使用壽命嚴重影響了有機電致發光器件的使用壽命，需要通過提高綠色子像素發光層與藍色子像素發光層的使用壽命來提高有機電致發光器件的使用壽命。
申請人發現，當陽極層和陰極層之間施加有外界電壓時，在外界電壓的驅動下，由陽極層注入的空穴通過空穴注入層和 空穴傳輸層進入發光層中，由陰極層注入的電子通過電子注入層和電子傳輸層進入發光層中，進入到發光層中的空穴和電子在複合區複合形成激子，激子輻射躍遷發光而產生發光現象，即形成電致發光。
由於電子和空穴具有不同注入速率，將會導致注入到發光層複合區的電子數量和空穴數量不同，從而導致有機電致發光器件的發光效率和壽命降低，尤其是對於綠色子像素發光層與藍色子像素發光層而言，壽命降低比較嚴重。
申請人經過研究發現，選擇合適的HOMO能級與LUMO能級的材料作為電子阻擋層，能夠更好的調節電子注入速率與空穴注入速率，即能夠更好的調節載流子平衡，從而提高綠色子像素發光層與藍色子像素發光層的使用壽命，從而提高有機電致發光器件的壽命。
經過進一步研究，申請人提出一種有機電致發光器件，包括第一導電層組、第二導電層組和設置在所述第一導電層組與第二導電層組之間並且與兩者歐姆接觸的發光層，所述第一導電層組包括與發光層歐姆接觸的電子阻擋層，和與所述電子阻擋層歐姆接觸的空穴傳輸層，其中，所述電子阻擋層的HOMO能級位於所述空穴傳輸層的HOMO能級與所述發光層的HOMO能級之間，所述電子阻擋層的LUMO能級淺於所述空穴傳輸層的LUMO能級與所述發光層的LUMO能級。
通過選擇具有合適的HOMO能級與LUMO的電子阻擋層，可以更好的調節載流子的平衡，提高有機電致發光器件的器件壽命，保證了產品的性能。
需要說明的是，已占有電子的能級最高的軌道稱為最高已占軌道，用HOMO表示，未占有電子的能級最低的軌道稱為最低未占軌道，用LUMO表示。HOMO的全稱為Highest Occupied Molecular Orbital，LUMO的全稱為Lowest Unoccupied Molecular Orbital。而根據前線軌道理論：分子中有類似於單個原子的「價電子」的電子存在，分子的價電子就是前線電子，因此在分子之間的化學反應過程中，最先作用的分子軌道是前線軌道，起關鍵作用的電子是前線電子。分子的HOMO對其電子的束縛較為鬆弛，具有電子給予體的性質，而LUMO則對電子的親和力較強，具有電子接受體的性質。
為使本發明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書圖式，對本發明的內容做進一步說明。當然本發明並不侷限於該具體實施例，本領域的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發明的保護範圍內。
其次，本發明利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本發明實例時，為了便於說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應對此作為本發明的限定。
請參考圖1，其為本發明一實施例所提供的有機電致發光器件的結構示意圖。如圖1所示，有機電致發光器件包括第一導電層組、第二導電層組和設置在所述第一導電層組與第二導電層組之間並且與兩者歐姆接觸的發光層50，所述第一導電層組包括第一電極10、與發光層50歐姆接觸的電子阻擋層40，以及與所述電子阻擋層40歐姆接觸的空穴傳輸層30和空穴注入層20，即第一導電層組包括依次形成的第一電極10、空穴注入層20、空穴傳輸層 30與電子阻擋層40；其中，所述電子阻擋層40的HOMO能級位於所述空穴傳輸層30的HOMO能級與所述發光層50的HOMO能級之間，所述電子阻擋層40的LUMO能級淺於所述空穴傳輸層30的LUMO能級與所述發光層50的LUMO能級。
較佳地，所述第二導電層組包括第二電極90、與發光層50歐姆接觸的空穴阻擋層60，以及與所述空穴阻擋層60歐姆接觸的電子傳輸層70和電子注入層80，即第二導電層組包括依次形成的第二電極90、電子注入層80、電子傳輸層70以及空穴阻擋層60。具體的，在所述發光層50上依次形成空穴阻擋層60、電子傳輸層70和電子注入層80。
較佳地，所述第一電極10為陽極層，所述第二電極90為陰極層。
所述發光層50包括紅色子像素發光層、綠色子像素發光層和藍色子像素發光層。針對綠色子像素發光層與藍色子像素發光層，所述電子阻擋層40可以具有不同的HOMO能級與LUMO能級，也可以具有不同的材料，以下通過不同實施例進行說明。
如上所述，在所述藍色子像素發光層下方依次設置有電子阻擋層、空穴傳輸層、空穴注入層以及第一電極，在所述藍色子像素發光層上方依次設置有空穴阻擋層、電子傳輸層、電子注入層以及第二電極。
所述藍色子像素發光層主體是螢光材料，大多是偏電子型，載流子主要集中在空穴傳輸層與發光層界面，器件壽命較 短，通過加入HOMO、LUMO能級和遷移率合適的電子阻擋層材料，以控制電子的注入來改善藍色子像素發光層壽命。
一般空穴傳輸層的HOMO能級為5.0eV~5.5eV，較佳為5.2eV，LUMO能級為2.0eV~2.3eV，較佳為2.1eV，藍色子像素發光層主體材料HOMO能級為5.7eV~6.1eV，較佳為6.0eV，LUMO能級為2.7eV~3.0eV，較佳為3.0eV，中間加入的電子阻擋層材料要求HOMO能級較深，較佳為5.2eV~5.5eV，例如5.2eV、5.3eV、5.4eV或5.5eV，所述電子阻擋層材料要求LUMO能級較淺，較佳為1.9~2.1eV，例如1.9eV、2.0eV或2.1eV，並且保證HOMO能級與LUMO能級的能級差Eg較大，較佳為大於3.2eV，從而有利於空穴的注入和電子的阻擋。但是HOMO能級較深的材料又具有較低的遷移率，為了兼顧器件電壓得到低功耗產品，故電子阻擋層的厚度較佳為50Å~100Å，例如所述電子阻擋層的厚度為50Å、60Å、70Å、80Å、90Å或100Å。
所述電子阻擋層的材料較佳為含有螺芴基團的單個芳胺結構，主要結構式包括以下結構式中的一種或多種：
通過實驗證明，當所述藍色子像素發光層下方的電子阻擋層的材質為含有螺芴基團的單個芳胺結構，且所述電子阻擋層的HOMO能級較佳為5.2eV~5.5eV，所述電子阻擋層材料的LUMO能級較佳為1.9~2.1eV時，所述有機電致發光器件的壽命得到明顯改善。具體壽命改善效果如圖2所示，橫座標為改善前器件與改善後器件，縱座標為壽命(單位為小時(h))，從圖2中可以看出，改善前器件的壽命平均在67h左右，改善後器件的壽命平均在118h左右，其器件壽命提升了40%。
如上所述，在所述綠色子像素發光層下方依次設置有電子阻擋層、空穴傳輸層、空穴注入層以及第一電極，在所述綠色子像素發光層上方依次設置有空穴阻擋層、電子傳輸層、電子注入層以及第二電極。
所述綠色子像素發光層主體是雙極性磷光材料，空穴與電子基本相當，載流子複合區域較寬且遠離空穴傳輸層一側，通過加入合適的HOMO、LUMO能級和遷移率的電子阻擋層材料，以控制空穴載流子平衡來改善綠色子像素發光層壽命。
一般空穴傳輸層的HOMO能級為5.0eV~5.5eV，較佳為5.2eV，LUMO能級為2.0eV~2.3eV，較佳為2.1eV，綠色子像素 發光層主體材料HOMO能級為5.3eV~5.6eV，較佳為5.5eV，LUMO能級為2.1eV~2.5eV，較佳為2.0eV，中間加入的電子阻擋層材料要求HOMO能級較深，較佳為5.2~5.5eV，例如5.2eV、5.3eV、5.4eV或5.5eV，所述電子阻擋層材料要求LUMO能級較淺，較佳為1.8~2.0eV，例如1.8eV、1.9eV或2.0eV，並且保證HOMO能級與LUMO能級的能級差Eg較大，較佳為大於3.2eV，從而有利於空穴的注入和電子的阻擋。因為磷光材料體系存在三線態淬滅，故需要空穴阻擋層材料的三線態能級T1>2.6eV，同時HOMO能級較深的材料具有較低的遷移率，為了兼顧器件電壓得到低功耗產品，故所述電子阻擋層的厚度較佳為100Å~400Å，例如，所述電子阻擋層的厚度為100Å、200Å、300Å或400Å，所述空穴阻擋層的厚度較佳為50Å~100Å，例如所述空穴阻擋層的厚度為50Å、60Å、70Å、80Å、90Å或100Å。
所述電子阻擋層的材料較佳為含有螺環單元的單個芳胺結構，主要結構式包括以下結構式中的一種或多種：
通過實驗證明，當所述綠色子像素發光層下方的電子阻擋層的材質為含有螺環單元的單個芳胺結構，且所述電子阻擋層的HOMO能級較佳為5.2eV~5.5eV，所述電子阻擋層材料的LUMO能級較佳為1.8eV~2.0eV時，所述有機電致發光器件的壽命得到明顯改善。具體壽命改善效果如圖3所示，橫座標為改善前器件與改善後器件，縱座標為壽命(單位為小時(h))，從圖3中可以看出，改善前器件的壽命平均在69h左右，改善後器件的壽命平均在109h左右，其器件壽命提升了35%。
需要說明的是，上述兩個實施例的驗證是同時進行的，即同時對所述藍色子像素發光層與所述綠色子像素發光層下方的電子阻擋層進行改進，然後對器件壽命進行驗證，所述有機電致發光器件的壽命至少提高35%。
相應的，本發明還提供一種顯示裝置，包括一基板，以及形成於所述基板上的如上所述的有機電致發光器件。
具體的，在所述顯示裝置中，包括依次設置於基板上的第一電極、空穴注入層、空穴傳輸層、電子阻擋層、發光層、空穴阻擋層、電子傳輸層、電子注入層以及第二電極；其中，所述電子阻擋層的HOMO能級位於所述空穴傳輸層的HOMO能級與所述發光層的HOMO能級之間，所述電子阻擋層的LUMO能級淺於所 述空穴傳輸層的LUMO能級與所述發光層的LUMO能級。
進一步的，所述發光層包括紅色子像素發光層、綠色子像素發光層和藍色子像素發光層。位於所述藍色子像素發光層下方的電子阻擋層的HOMO能級為5.2eV~5.5eV，所述電子阻擋層的LUMO能級為1.9eV~2.1eV，且所述電子阻擋層中HOMO能級與LUMO能級的能級差大於3.2eV，並且該電子阻擋層的材質較佳為含有螺芴基團的單個芳胺結構。位於綠色子像素發光層下方的電子阻擋層的HOMO能級為5.2eV~5.5eV，所述電子阻擋層的LUMO能級為1.8eV~2.0eV，且所述電子阻擋層中HOMO能級與LUMO能級的能級差大於3.2eV，並且所述電子阻擋層的材質較佳為含有螺環單元的單個芳胺結構。
進一步的，位於所述藍色子像素發光層下方的電子阻擋層的厚度較佳為50Å~100Å；位於所述綠色子像素發光層下方的電子阻擋層的厚度較佳為100Å~400Å，位於所述綠色子像素發光層上方的空穴阻擋層的厚度較佳為50Å~100Å。
綜上所述，本發明提供的有機電致發光器件及顯示裝置中，所述有機電致發光器件包括第一導電層組、第二導電層組和設置在所述第一導電層組與第二導電層組之間並且與兩者歐姆接觸的發光層，所述第一導電層組包括與發光層歐姆接觸的電子阻擋層，和與所述電子阻擋層歐姆接觸的空穴傳輸層，所述電子阻擋層的HOMO能級位於所述空穴傳輸層的HOMO能級與所述發光層的HOMO能級之間，所述電子阻擋層的LUMO能級淺於所述空穴傳輸層的LUMO能級與所述發光層的LUMO能級；通過選擇合適的HOMO能級與LUMO能級的電子阻擋層，可以更好的調節載流子 的平衡，提高有機電致發光器件的器件壽命，保證了產品的性能。
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬於申請專利範圍的保護範圍。
Claims (10)
- 一種有機電致發光器件，其特徵在於，包括第一導電層組、第二導電層組和設置在所述第一導電層組與第二導電層組之間並且與兩者歐姆接觸的發光層，所述第一導電層組包括與發光層歐姆接觸的電子阻擋層，和與所述電子阻擋層歐姆接觸的空穴傳輸層，所述電子阻擋層的HOMO能級位於所述空穴傳輸層的HOMO能級與所述發光層的HOMO能級之間，所述電子阻擋層的LUMO能級淺於所述空穴傳輸層的LUMO能級與所述發光層的LUMO能級。
- 如請求項1之有機電致發光器件，其中，所述空穴傳輸層的HOMO能級等於或淺於所述發光層的HOMO能級，所述空穴傳輸層的LUMO能級等於或淺於所述發光層的LUMO能級。
- 如請求項1或2之有機電致發光器件，其中，所述空穴傳輸層的能級差為2.7eV~3.5eV；所述發光層的主體材料的能級差為2.7eV~3.4eV，所述電子阻擋層的HOMO能級為5.2eV~5.5eV，所述電子阻擋層的LUMO能級為1.9eV~2.1eV，且所述電子阻擋層中的HOMO能級與LUMO能級的能級差大於3.2eV。
- 如請求項1之有機電致發光器件，其中，所述發光層包括藍色子像素發光層，所述藍色子像素發光層的材質為螢光材料，位於所述藍色子像素發光層下方的電子阻擋層的材質為含有螺芴基團的單個芳胺結構。
- 如請求項4之有機電致發光器件，其中，所述單個芳胺結構的結構式為以下結構式中的一種或多種：
- 如請求項1或2之有機電致發光器件，其中，所述空穴傳輸層的能級差為2.7eV~3.5eV；所述發光層的主體材料的能級差為2.8eV~3.5eV，所述電子阻擋層的HOMO能級為5.2eV~5.5eV，所述電子阻擋層的LUMO能級為1.8eV~2.0eV，且所述電子阻擋層中的HOMO能級與LUMO能級的能級差大於3.2eV。
- 如請求項1之有機電致發光器件，其中，所述發光層包括綠色子像素發光層，所述綠色子像素發光層的材質為雙極性磷光材料，位於所述綠色子像素發光層下方的電子阻擋層的材質為含有螺環單元的單個芳胺結構。
- 如請求項7之有機電致發光器件，其中，所述單個芳胺結構的結構式為以下結構式中的一種或多種：
- 如請求項1之有機電致發光器件，其中，所述發光層包括藍色子像素發光層和綠色子像素發光層，位於所述藍色子像素發光層下方的電子阻擋層的厚度為50Å~100Å，位於所述綠色子像素發光層下方的電子阻擋層的厚度為100Å~400Å，所述第二導電層組中位於所述綠色子像素發光層上方的空穴阻擋層的厚度為50Å~100Å。
- 一種顯示裝置，包括一基板，其特徵在於，還包括形成於所述基板上的請求項1至9中任一項所述的有機電致發光器件。
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