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CN111740020A - 一种高效长寿命的蓝光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机电致发光器件显示技术领域，更具体地说，是涉及一种高效长寿命的蓝光器件。包括阳极、阴极和有机层，有机层包含一层以上的蓝光发光层和一层以上的电子传输层；该发光层与电子传输层组合使用；蓝光发光层由下式1表示的主体材料和由式2表示的客体材料组成；电子传输层由式3表示的化合物和有机碱金属化合物通过共蒸制得；
Figure DDA0002527800000000011

Description

一种高效长寿命的蓝光器件
技术领域：
本发明属于有机电致发光器件显示技术领域，更具体地说，是涉及一种高效长寿命的蓝光器件。
背景技术：
有机电致发光器件(OLEDs)作为一种新型的显示技术，具有自发光、宽视角、低能耗、效率高、薄、色彩丰富、响应速度快、适用温度范围广、低驱动电压、可制作柔性可弯曲与透明的显示面板以及环境友好等独特优点，可以应用在平板显示器和新一代照明上，也可以作为LCD的背光源。
有机电致发光器件为在两个金属电极之间通过旋涂或者真空蒸镀沉积一层有机材料制备而成的器件，一个经典的三层有机电致发光器件包含空穴传输层，发光层和电子传输层。由阳极产生的空穴经空穴传输层跟由阴极产生的电子经电子传输层结合在发光层形成激子，而后发光。有机电致发光器件可以根据需要通过改变发光层的材料来调节发射各种需要的光，比如蓝光、绿光、红光、橙光和白光等。根据发光机理可以分为荧光OLED和磷光OLED，最早的荧光OLED仅依靠25％单重态激子，75％的三重态激子均被浪费掉，那么其内量子效率仅为25％，对应的外量子效率仅在5-7.5％之间。而磷光OLED的发现无疑是一个重大突破，因为磷光发光体可以充分利用所有的激子，从而实现近100％IQE，对应的外量子效率可以达到20％至30％。
在三原色(红，蓝，绿)当中，红光和绿光器件由于使用磷光材料已经取得了很大的发展，也符合面板的市场需求。然而，由于蓝光的高能隙，蓝色磷光材料的稳定性和光纯度存在很大问题，蓝色磷光器件无法满足实际应用，使得现在的蓝光器件还是以蓝色荧光材料为基础，这样就会造成蓝光器件需要更高的电压和电流密度，降低蓝光器件的效率和寿命，因此需要开发高效和长寿命的蓝光器件。
开发高效长寿命的蓝光器件，除了需要选择具有长发光效率的蓝光主体组合发光层，还需要选择合适的电子传输材料，可以使电子更好地注入到发光层，进一步降低器件地工作电压，因此，开发可应用的蓝光器件需要优化组合具有薄膜稳定性和良好热稳定性的发光材料和电子传输材料来获得具有载流子平衡、高效率、低驱动电压和长寿命的器件。
发明内容：
本发明正是针对上述问题，提供了一种包含主体材料、客体材料和电子传输材料的特定组合的高效长寿命的蓝光器件。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括阳极、阴极和有机层，有机层包含一层以上的蓝光发光层和一层以上的电子传输层，发光层与电子传输层配合使用；
蓝光发光层由下式1表示的主体材料和由式2表示的客体材料组成；电子传输层由式3表示的化合物和有机碱金属化合物通过共蒸制得；
Figure BDA0002527799980000031
其中，Ar1、Ar2为C6-C30的取代或者未取代的芳基、C6-C30的取代或者未取代的杂芳基；
Ar3-Ar6为C6-C30的取代或者未取代的芳基、C6-C30的取代或者未取代的杂芳基，R1、R2为氢，C1-C6的取代或者未取代的烷基；
R3为氢、苯基、联苯基或萘基；Ar7、Ar8中一个为吡啶基或者苯甲腈基，另一个为下方式4表示的化合物，
Figure BDA0002527799980000032
其中，Ar9、Ar10为C6-C30的取代或者未取代的芳基；
有机层的总厚度为1-1000nm，发光层厚度为5-150nm，电子传输层的厚度为5-150nm。
优选地，Ar1、Ar2为苯基、萘基、联苯基、苯基萘基、萘基苯基、菲基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、苯并萘并呋喃基、苯基二苯并呋喃基或苯基苯并萘并呋喃基。
优选地，Ar3-Ar6为苯基、联苯基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基，R1、R2为氢，C1-C6的取代或者未取代的烷基。
优选地，R3为氢或苯基；Ar9和Ar10独立地表示为苯基或联苯基。
式1可为下列化合物BH1-BH20，
Figure BDA0002527799980000041
Figure BDA0002527799980000051
Figure BDA0002527799980000061
式2可为下列化合物BD1-BD24，
Figure BDA0002527799980000062
Figure BDA0002527799980000071
Figure BDA0002527799980000081
式3可为下列化合物ET1-ET24，
Figure BDA0002527799980000082
Figure BDA0002527799980000091
Figure BDA0002527799980000101
Figure BDA0002527799980000111
Figure BDA0002527799980000121
所述的有机层由空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层组成。
有机层由空穴传输层、发光层、电子传输层组成。
蓝光发光层的主体材料由一种以上的BH1-BH22化合物组成，客体材料由一种以上的BD1-BD12化合物组成，电子传输层由一种以上的ET1-ET26化合物组成。
主体材料的占比为整个发光层重量的20-99.9％，客体材料为0.1-50％。
优选地，主体材料的占比为整个发光层重量的80-99％，客体材料为0.5％-10％。
更优选地，主体材料的占比为整个发光层重量的90-99％。
电子传输材料和碱金属化合物的含量比为10:90～90:10。
优选地，电子传输材料和碱金属化合物的的含量比为30:70～70:30。
更有选地，电子传输材料和碱金属化合物的的含量比为40:60～60:40。
电子传输层中的有机碱金属化合物为一种以上的锂、钠、钾的有机配体化合物。
更优选的碱金属化合物为8-羟基喹啉锂。
优选地，有机层的总厚度为50-500nm，发光层厚度为10-100nm，电子传输层的厚度为10-100nm。
更有选地，发光层厚度为15-80nm，电子传输层的厚度为15-60nm。
所述的空穴传输层和空穴注入层，所需材料具有很好的空穴传输性能，能够有效地把空穴从阳极传输到发光层上，空穴传输层和空穴注入层里还可以加入其他小分子和高分子有机化合物，如咔唑类化合物、三芳香胺化合物、联苯二胺化合物、芴类化合物、酞菁类化合物、六氰基六杂三苯(hexanitrilehexaazatriphenylene)、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌(F4-TCNQ)、聚乙烯基咔唑、聚噻吩、聚乙烯或聚苯磺酸。
发光层，具有很好的发光特性，可以根据需要调节可见光的范围。除了结构式1和结构式2外，还可以加入如下化合物，萘类化合物，芘类化合物，芴类化合物，菲类化合物，
Figure BDA0002527799980000141
类化合物，荧蒽类化合物，蒽类化合物，并五苯类化合物，苝类化合物，二芳乙烯类化合物，三苯胺乙烯类化合物，胺类化合物，苯并咪唑类化合物，呋喃类化合物，或有机金属螯合物。
有机电子传输材料要求具有很好的电子传输性能，能够有效地把电子从阴极传输到发光层中，具有很大的电子迁移率。除了使用具有结构式3的化合物和有机碱金属外，还可加入氧杂恶唑，噻唑类化合物，三氮唑类化合物，三氮嗪类化合物，三氮杂苯类化合物，喔啉类化合物，二氮蒽类化合物，含硅杂环类化合物，喹啉类化合物，菲啰啉类化合物，金属螯合物(如Alq3)，氟取代苯类化合物，苯并咪唑类化合物，碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属的氧化物或者卤化物、碱土金属的氧化物或者卤化物、稀土金属的氧化物或者卤化物、碱金属或者碱土金属的有机络合物；优选为锂、氟化锂、氧化锂、氮化锂、8-羟基喹啉锂、铯、碳酸铯、8-羟基喹啉铯、钙、氟化钙、氧化钙、镁、氟化镁、碳酸镁、氧化镁。
有机层的每一层，通过真空蒸镀法、分子束蒸镀法、溶于溶剂的浸涂法、旋涂法、棒涂法或者喷墨打印方式制备。金属电极使用蒸镀法或者溅射法进行制备。
本发明的有益效果：
1、本发明的蓝光器件具有非常高的效率。效率的提高可能由于电子从电子传输层向发光层注入跟空穴结合充分形成激子，进而高效转变成光子。
2、本发明的蓝光器件具有长寿命的优点。
3、本发明的蓝光器件具有更低的工作电压。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
110为玻璃基板，120为阳极，130为空穴注入层，140为空穴传输层，150为发光层，160为电子传输层，170为电子注入层，180为阴极。
具体实施方式：
实施例1
首先，将透明导电ITO玻璃基板110(上面带有阳极120)(中国南玻集团股份有限公司)依次经用去离子水、乙醇、丙酮、去离子水洗净，再用氧等离子处理30秒。接着，在阳极120上蒸镀5nm厚的HIL作为空穴注入层130；继续蒸镀化合物HTL，形成70nm厚的空穴传输层140。然后，在空穴传输层上蒸镀25nm厚的发光层150，其中，BH6为主体发光材料，而以3％重量比的BD6作为客体材料。再然后，在发光层上蒸镀25nm厚的电子传输层160，其中ET2和LiQ的比例为50：50。最后，蒸镀1nm LiF为电子注入层170和100nm Al作为器件阴极180。
所制备的器件用Photo Research PR650光谱仪在10mA/cm2电流密度下进行测试，结果如表1所示。
实施例2
与实施例1的不同之处为，发光层里的客体材料用BD8代替BD6，电子传输材料用ET6代替ET2。
实施例3
与实施例1的不同之处为，发光层里的主体材料用BH9代替BH6，电子传输材料用ET6代替ET2。
实施例4
与实施例1的不同之处为，发光层里的主体材料用BH9代替BH6，电子传输材料用ET22代替ET2。
比较例1
与实施例1的不同之处为，发光层里的客体材料用BD-A代替BD6。
比较例2
与实施例1的不同之处为，电子传输材料用ET-A代替ET2。
比较例3
与实施例1的不同之处为，发光材料的客体材料用BD-A代替BD6,电子传输材料用ET-A代替ET2。
表1
Figure BDA0002527799980000161
Figure BDA0002527799980000171
由表1可以看出，应用本发明的蓝光主体材料和客体材料，以及电子传输材料的组合来看，在10mA/cm2的电流密度下的工作电压在3.62-3.70V之间，电流效率在6.29-7.46cd/A之间，功率效率在5.69-6.84m/W之间，亮度在628-735cd/m2之间，而当发光材料换成BD-A时候，这些数值分别是4.14V，5.06cd/A，4.10lm/W，483.67cd/m2。当把电子传输层换成ET-A，或者发光客体材料换成BD-A，电子传输材料换成ET-A时候，器件的效率均低于实施例1-4。另外，蓝光器件的另外一个重要参数为寿命，利用本发明的材料组合的实施例1-4的寿命在24-31小时，而通过改变不同的电子传输材料和客体发光材料，制备得到比较例1-3的寿命在15-20小时之间，表现出很大的差异。
当用比较例1-3跟利用本发明的材料组合制备的器件的实施例1-4比较，实施例1-4的器件效率和寿命都明显优于不是用此组合的比较例1-3。如上所述，本发明的利用具有结构式1的化合物为发光主体材料，具有结构式2的化合物为发光客体材料和具有结构式3的化合物为电子传输材料的组合，制备的有机电致发光器件具有高的效率和长寿命。
器件中所述化合物的结构式如下，均自市场上购买所得：
Figure BDA0002527799980000181

Claims (8)

1.一种高效长寿命的蓝光器件，其特征在于，包括阳极、阴极和有机层，有机层包含一层以上的蓝光发光层和一层以上的电子传输层，发光层与电子传输层配合使用；
蓝光发光层由下式1表示的主体材料和由式2表示的客体材料组成；电子传输层由式3表示的化合物和有机碱金属化合物通过共蒸制得；
Figure FDA0002527799970000011
其中，Ar1、Ar2为C6-C30的取代或者未取代的芳基、C6-C30的取代或者未取代的杂芳基；
Ar3-Ar6为C6-C30的取代或者未取代的芳基、C6-C30的取代或者未取代的杂芳基，R1、R2为氢，C1-C6的取代或者未取代的烷基；
R3为氢、苯基、联苯基或萘基；Ar7、Ar8中一个为吡啶基或者苯甲腈基，另一个为下方式4表示的化合物，
Figure FDA0002527799970000012
其中，Ar9、Ar10为C6-C30的取代或者未取代的芳基；有机层的总厚度为1-1000nm，发光层厚度为5-150nm，电子传输层的厚度为5-150nm。
2.根据权利要求1所述的高效长寿命的蓝光器件，其特征在于，Ar1、Ar2为苯基、萘基、联苯基、苯基萘基、萘基苯基、菲基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、苯并萘并呋喃基、苯基二苯并呋喃基或苯基苯并萘并呋喃基。
3.根据权利要求1所述的高效长寿命的蓝光器件，其特征在于，Ar3-Ar6为苯基、联苯基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基，R1、R2为氢，C1-C6的取代或者未取代的烷基。
4.根据权利要求1所述的高效长寿命的蓝光器件，其特征在于，R3为氢或苯基；Ar9和Ar10独立地表示为苯基或联苯基。
5.根据权利要求1所述的高效长寿命的蓝光器件，其特征在于，所述的有机层由空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层组成。
6.根据权利要求1所述的高效长寿命的蓝光器件，其特征在于，有机层由空穴传输层、发光层、电子传输层组成。
7.根据权利要求1所述的高效长寿命的蓝光器件，其特征在于，电子传输层中的有机碱金属化合物为一种以上的锂、钠、钾的有机配体化合物。
8.根据权利要求1所述的高效长寿命的蓝光器件，其特征在于，有机层的总厚度为50-500nm，发光层厚度为10-100nm，电子传输层的厚度为10-100nm。
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